Персона: Степаненко, Александр Александрович
Email Address
Birth Date
Результаты поиска
Equations and improved coefficients for parallel transport in multicomponent collisional plasmas: Method and application for tokamak modeling
© 2021 Author(s).New analytical expressions for parallel transport coefficients in multicomponent collisional plasmas are presented in this paper. They are improved versions of the expressions written in Zhdanov [Transport Processes in Multicomponent Plasma, English ed. (Taylor and Francis, London, New York, 2002)], based on Grad's 21N-moment method. Both explicit and approximate approaches for the calculation of transport coefficients are considered. Accurate application of this closure for the Braginskii transport equations is discussed. Viscosity dependence on the heat flux is taken into account. Improved expressions are implemented into the SOLPS-ITER code and tested for deuterium and neon ITER cases. Some typos found in Zhdanov [Transport Processes in Multicomponent Plasma, English ed. (Taylor and Francis, London, New York, 2002)] are corrected.
Impact of divertor plasma parameters on characteristics of current-convective turbulence under DIII-D-like detached conditions
© 2019 Author(s).Recent observations of turbulence in plasma of a DIII-D inner divertor revealed the formation of poloidally localized fluctuations with frequencies in the low-kilohertz range, when the machine was operating in the fluctuating state of detachment. This phenomenon can be related to the onset of the current-convective instability (CCI). In this contribution, we use the basic physical model of the instability to simulate the saturated current-convective turbulence under the DIII-D-like detached conditions. Parameter scans of turbulence characteristics are performed. The spatial and temporal spectra of fluctuations are obtained and compared with the available experimental data. It is demonstrated that simulations are able to qualitatively reproduce most of the distinct features of turbulence found in the experiments, indicating that the CCI can be a plausible mechanism responsible for plasma activity recently observed in DIII-D.
ЭФФЕКТЫ РАЗМЕРНОСТИ ПРИ АНАЛИЗЕ ДАННЫХ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРМОДЕСОРБЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ
Лазерно-стимулированная десорбционная диагностика (Laser-Induced Desorption, LID) рассматривается в настоящее время в качестве кандидатного метода для определения локального содержания трития в стенке токамака ITER [1]. Интерпретация данных LID диагностики требует широкого применения компьютерного моделирования процесса термодесорбции газа из мишени. Используемые для этого коды, как правило, основаны на одномерных моделях переноса вещества и энергии внутри образца.
ДИФФУЗИЯ ВОДОРОДА В ВОЛЬФРАМЕ В ПОЛЕ ДЕФЕКТОВ ПРИ НАЛИЧИИ ГРАДИЕНТА ТЕМПЕРАТУРЫ
Корректное предсказание количества трития, накопленного в тайлах токамака за время его работы, является одним из принципиальных вопросов, успешное решение которых необходимо для реализации проекта термоядерного реактора ИТЭР. По этой причине исследование динамики водорода в пластинах, выстилающих вакуумную камеру установки, представляет значительный интерес.
Assessment of laser induced breakdown spectroscopy accuracy for determination of hydrogen accumulation in tungsten
© 2021 The Author(s)Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is an in situ method of determining hydrogen (H) content in plasma-facing materials in tokamak fusion reactors. Observing radiation from the plasma plume produced by a powerful laser pulse during the target exposition characterizes the sample composition. This is typically accomplished using the Saha-Boltzmann (SB) plot technique under local thermodynamic equilibrium (LTE) conditions. Despite many experimental studies dedicated to applying LIBS to determine H isotope retention in fusion reactor materials, the current understanding of this method's intrinsic accuracy remains inadequate. In this report, we use numerical calculations to estimate the relative error of determining H content in a sample using LIBS. As an example. we consider LIBS to study a W sample loaded with H in a vacuum. Under typical LIBS pulse parameters (109 W/cm2 and 12 ns duration), the error can be quite large, approximately 70%. We demonstrate that the error tends to decrease as the laser pulse intensity increases. Various factors contributing to the relative error are examined and their dependence on the LIBS plasma parameters is discussed. The SB plot remains a straight line even when LTE conditions are violated, making it difficult to anticipate the experimental results’ error.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПРИ ЛАЗЕРНО-СТИМУЛИРОВАННОМ ДЕСОРБЦИОННОМ АНАЛИЗЕ МЕТОДАМИ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ
Методы лазерно-стимулированного десорбционного анализа (LID-QMS, Laser-Induced Desorption — Quadrupole Mass-Spectrometry) в настоящее время рассматриваются в качестве кандидатного метода in situ исследования содержания водорода в тайлах токамака ITER [1]. Метод основан на масс-спектрометрии потоков газа, десорбирующихся из мишени под действием коротких импульсов лазерного излучения, и позволяет проводить неразрушающий контроль содержания веществ в исследуемых образцах, что особенно важно для обеспечения незагрязнения центральной плазмы разряда токамака примесями с большим зарядовым числом Z.
Влияние неупругих столкновений частиц на процессы переноса в частично ионизованной многокомпонентной плазме
Relaxation Phenomena in Thermal Molecular Plasmas
We present the results of analysis of relaxation phenomena in thermal molecular plasmas. The physical assumptions and the general scalar moment equations, obtained in the 17-moment approximation of the Grad method, are given. By using these equations, we derive the expressions for the relaxation pressure and bulk viscosity coefficients associated with heavy plasma components (atoms, molecules and their ions) and electrons. To gain a deeper understanding of how the physical parameters of particles and inter-particle interactions influence on the plasma relaxation properties, we also employ the semi-qualitative model of energy relaxation for plasma components. Within this model, the expressions for the partial relaxation pressures and bulk viscosity coefficients are derived and analyzed. It is demonstrated that depending on the plasma degree of ionization and the ratio of the characteristic timescales of energy exchange between particles, the partial relaxation pressures and bulk viscosity coefficients can not only vary but also change their signs.
КОД TDE ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СОВМЕСТНОЙ ДИНАМИКИ ДИФФУЗИИ, ПЕРЕНОСА ТЕПЛА И ИСПАРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИНТЕНСИВНЫХ ПОТОКОВ ТЕПЛА
Программа предназначена для моделирования переноса газа в твердом теле при наличии неоднородного поля температур, рассчитываемого самосогласованно с внешним источником нагрева. Учитываются процессы диффузии, захвата и выхода газа из ловушек, теплопроводностного переноса тепла в объёме образца, лучистое охлаждение поверхности образца. Коэффициенты переноса (диффузии, теплопроводности, серости) аппроксимируются нелинейной зависимостью на основе набора экспериментальных данных. Имеется возможность добавления вкладов процессов испарения/абляции материала в уравнения диффузии и теплового баланса. Тип ЭВМ: IBM PC - совмест. ПК; ОС: Windows, Linux, MacOS.