Studium koherentních MHD oscilací plazmatu na zařízení typu tokamak

Abstract

Práce je zaměřena na detekci a analýzu magnetických ostrovů v plazmatu frekvenční, korelační a koherenční metodou a na jejich implementaci na tokamak GOLEM a COMPASS. Data z tokamaku GOLEM byla naměřena během 2 experimentů a pro tokamak COMPASS byla použita data z databáze. Magnetické ostrovy-tearing-mode nestability formující se na rezonančních, magnetických površích-narušují udržení plazmatu a mohou vést k disrupcím. Jejich přítomnost se projevuje periodickými oscilacemi poloidálního magnetického pole, které lze detektovat pomocí indukčních senzorů. Pro snazší analýzu experimentálních dat byly v rámci práce vyvinuty procedury v prostředí Python, implementující Forierovu transformaci, spektrogram, Pearsonovu korelaci a koherenční metodu pro identifikaci struktury ostrovů z dat získaných z Mirnovových cívek. Experiment na tokamaku GOLEM prokázal existenci magnetických ostrovů s poloidálním módovým číslem m 3 pro okrajový safety faktor q(a)<4. Pro q(a)>4 byly identifikovány především ostrovy s m=2. Toto zjištění indikuje omezení peaking faktoru pro profil proudu na ν2 pro tokamak GOLEM. Analýza dat z tokamaku COMPASS potvrdila (2,1) ostrovy.

The thesis is focused on the detection and analysis of magnetic islands in plasma using frequency, correlation and coherence analysis and their implementation on the GOLEM and COMPASS tokamaks. Data from the GOLEM tokamak were measured during 2 experiments and the data from the COMPASS were collected from the database. Magnetic islands-tearing-mode instabilities forming on resonant, magnetic surfaces-disrupt plasma confinement and can lead to disruptions. Their presence is manifested by periodic oscillations of the poloidal magnetic field, which can be detected using inductive sensors. Procedures in Python were developed, namely the Fourier transform, spectrogram, Pearson correlation and coherence method, which were used to identifying the structure of islands from data obtained from Mirnov coils. The experiment on the GOLEM tokamak showed the existence of magnetic islands with poloidal mode number m 3 for a edge safety factor q(a)<4. For q(a)>4, mainly islands with m=2 were identified. This finding indicates a value of the peaking factor for the current profile to ν2 for the GOLEM tokamak. Analysis of data from the COMPASS tokamak confirmed (2,1) islands.