Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös teknillisen fysiikan alalta, M.Sc. Francis Albert Devasagayam
Plasma flows and turbulence in gyrokinetic simulations
Väitös Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulusta, teknillisen fysiikan laitokselta.
Väitös Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulusta, teknillisen fysiikan laitokselta.
Väitöskirjan nimi: Plasma flows and turbulence in gyrokinetic simulations
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Francis Albert Devasagayam
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: professori Minna Palmroth, Department of Physics, University of Helsinki
Kustos: professori Mathias Groth, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu
Tein väitöskirjani ydinfuusion alalta. Ydinfuusion tavoitteena on tuottaa sähköä ilman kasvihuonekaasujen vapautumista. Tutkimuksessani käytin kahta gyrokineettistä koodia ELMFIRE ja GENE tutkiessani plasman turbulenssia ja meso-mittakaavaisia ​​virtauksia FT-2-tokamakissa.
FT-2-tokamakin raapumiskerroksen fysiikan ennustamiseksi useat koodimuutokset ELMFIRE:ssä kierrättävät simulaatioalueelta poistuvia hiukkasia toroidisessa suunnassa lähempänä poloidirajoittimia. Radiaaliset hiukkasten lähdeprofiilit ASTRA-simulaatioista ja kierrättävistä plasma-ioneista ja elektroneista lähellä rajoittimia ovat yhtäpitäviä Langmuirin anturin elektronitiheysprofiilien kanssa 30 prosentin sisällä. Elektronien lämpötilaprofiilien ennustetaan kuitenkin systemaattisesti korkeammiksi kertoimella 1,5-2 vastaavalla Langmuir-koettimen mittauksella, edelleen epävarmuustekijöiden sisällä.
GENE:n avulla tutkitaan geodeettisen akustisen tilan (GAM) katkonaisuutta FT-2:n ytimessä suorittamalla globaali epälineaarinen simulaatio. Simulaatiotulokset paljastavat katkonaisuuden GAM:issa lähellä matalan asteen rationaalista pintaa (q=3), mikä on ensimmäinen havainto GAM:n katkonaisuudesta gyrokineettisessä simulaatiossa. Taustalla oleva syy johtuu epälineaarisesta kytkennästä GAM:ien ja turbulenssin välillä tässä säteittäisessä paikassa. Tiheysvaihtelut osoittavat myös katkonaisuutta samassa paikassa, mikä vahvistaa kytkennän.
Krook-tyyppisten lähdeoperaattoreiden vaikutusta GAM-dynamiikkaan tutkitaan GENE-simulaatioissa. Globaalit epälineaariset simulaatiot osoittavat, että GAM-amplitudi kasvaa Krook-tyyppisten lähdeoperaattoriarvojen kasvaessa, mikä johtuu lisääntyneestä GAM-käytöstä. Vyöhykevirtauksen amplitudit pienenevät operaattoriarvojen kasvaessa keskialueella. Erityisesti GAM-vaimennus keskialueella kasvaa 15 - 100 % käyttöarvojen kasvaessa. GAM-jaksoista huolimatta niiden lepotila- ja aktiivisuusjaksot eroavat operaattorin arvojen mukaan.
Yhteystiedot: francis.albertdevasagayam@aalto.fi
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä):
Perustieteiden korkeakoulu väitöskirjat
Zoom pikaopas