Repository logo

Browsing by Author "Mazon, Didier"

  • Thumbnail Image
    Item
    Fast electron dynamics in tokamak plasmas with high-Z impurities
    (Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2021) Król, Krzysztof; Scholz, Marek; Mazon, Didier; Jardin, Axel; Słabkowska, Katarzyna; Rzadkiewicz, Jacek
    Na drodze do energii termojądrowej, tokamaki stanowią obecnie najbardziej obiecującą metodę przeprowadzenia kontrolowanej reakcji termojądrowej. Aby uniknąć problemu retencji trytu, jaki ma miejsce w przypadku ścian tokamaka wykonanych z komponentów węglowych, divertor Międzynarodowego Eksperymentalnego Reaktora Termojądrowego (ITER) będzie wykonany z wolframu (W). W związku z tym małe stężenia domieszek wolframu będą obecne w plazmie ITER-a. Niewielkie stężenia wolframu są wystarczające, aby znacząco wpłynąć na działanie tokamaka, a mogą nawet prowadzić do zakończenia wyładowania plazmowego. W szczególności krytycznym zagadnieniem, które musi być zbadane, jest wpływ domieszek o wysokiej liczbie atomowej Z na dynamikę szybkich (supratermalnych) elektronów. Zagadnienie to jest ważne z ze względu na dwa aspekty. Po pierwsze konieczne jest rozwijanie metod tłumienia wiązek elektronów uciekających w plazmie po zerwaniu sznura plazmowego. Po drugie domieszki wolframowe mają negatywny wpływ na efektywność generowania prądu szybkich elektronów w plazmie tokamakowej. Jak dotąd, główny nacisk kładziono na badania dotyczące domieszek o niskiej liczbie atomowej Z, takich jak węgiel, azot czy argon. Jednak obecnie konieczne jest rozszerzenie metod badania dynamiki szybkich elektronów na cięższe domieszki, takie jak krypton, molibden czy wolfram. W związku z tym niezbędne jest uwzględnienie efektu częściowego ekranowania podczas oddziaływania pomiędzy jonami domieszek a szybkimi elektronami w plazmie. Cel ten został osiągnięty poprzez konsekwentne włączenie teorii częściowego ekranowania do obliczeń kinetycznych. Wykorzystany w pracy łańcuch kodów numerycznych C3PO/LUKE/R5-X2 jest standardowym narzędziem do modelowania LHCD w tokamaku Tore Supra, ostatnio zmodernizowanym do tokamaka WEST. W przedstawionej pracy szczególny nacisk został położony na konsekwencje obecności nie w pełni zjonizowanych domieszek o wysokiej liczbie atomowej Z na generowanie przepływu prądu za pomocą fal LH oraz intensywność promieniowania hamowania emitowanego przez szybkie elektrony dla przypadku tokamaka WEST.
  • Thumbnail Image
    Item
    Using X-ray measurements to assess uncertainties in plasma temperature and impurity profiles in tokamaks
    (49th European Physical Society (EPS) Conference on Plasma Physics, 2023-07) Jardin, Axel; Krzysztof, Król; Mazon, Didier; Bielecki, Jakub; Dworak, Dominik; Guibert, Denis; Peysson, Yves; Scholz, Marek; Walkowiak, Jędrzej
    In tokamaks, the local X-ray plasma emissivity is a complex quantity resulting from the contribution of several plasma parameters, i.e. electron temperature, density and concentration of impurities in multiple ionization states. In particular, the impurity core concentration can be estimated from the emissivity in the soft X-ray (SXR) range 0.1 – 20 keV, while information about the superthermal electron population can be obtained in the hard X-ray (HXR) range 20 keV – 200 keV. The estimation of the tungsten concentration profile is subject to many uncertainties, in particular it requires accurate knowledge of plasma temperature, magnetic equilibrium, atomic processes leading to its cooling factor and the spectral response of the diagnostic. A global W concentration can, for example, be inferred with integrated simulation codes in order to match the total radiated power. When all other plasma parameters are well-known, the impurity density profile can be reconstructed in the core with the help of SXR tomographic tools. Nevertheless, in the case of a significant fraction of superthermal electrons e.g. due to RF heating, accurate estimation of electron temperature from ECE measurements can become a challenging task. Therefore, the goal of this contribution is to establish a methodology to assess the uncertainty in the core electron temperature and impurity concentration profiles based on X-ray measurements. The proposed strategy is to define a grid of candidates (Te, cW) scenarios and identify the ones having the highest consistency with respect to multiple line-integrated measurements. In order to determine the capabilities and limitations of such an approach, the method is first tested on well-known synthetic profiles in an arbitrary tokamak geometry. In a second step, first experimental tests are presented for some selected WEST discharges.