LNF: Pedestal studies in high confinement regimes in tokamaks in ITER relevant conditions (HMODPEDTOK) (2018-2021): Difference between revisions
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== | == Descripción del proyecto == | ||
Esta propuesta se enmarca dentro del programa de fusión europeo y tiene como objetivo contribuir a mejorar la predicción de los regímenes de operación que se esperan en los futuros dispositivos de fusión como ITER. El proyecto se centra en tres aspectos fundamentales de la operación de ITER relacionados con la física del pedestal: la transición L-H, el control de impurezas mediante el control activo de los ELMs y regímenes de confinamiento sin ELMs. | Esta propuesta se enmarca dentro del programa de fusión europeo y tiene como objetivo contribuir a mejorar la predicción de los regímenes de operación que se esperan en los futuros dispositivos de fusión como ITER. El proyecto se centra en tres aspectos fundamentales de la operación de ITER relacionados con la física del pedestal: la transición L-H, el control de impurezas mediante el control activo de los ELMs y regímenes de confinamiento sin ELMs. | ||
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# El modo QH (Quiescent H-mode) es un régimen de alto confinamiento con gradientes elevados en el borde del plasma pero sin ELMs. En este régimen, la aparición en el borde del plasma de un modo MHD conocido como Edge Harmonic Oscillation (EHO) genera suficiente transporte en la región del pedestal como para evitar la acumulación de impurezas incluso en ausencia de ELMs. Nosotros especulamos que el llamado Outer mode (OM) que se observa en JET es, de hecho, un modo tipo EHO. Nuestro objetivo es comprobar si esta hipótesis es correcta comparando datos y llevaremos a cabo simulaciones no-lineales de la actividad MHD en DIII-D y posiblemente en JET. A la larga, si demostramos que EHO y Outer Mode son el mismo fenómeno, estaremos en mejores condiciones para la aplicabilidad del QH-mode a ITER. | # El modo QH (Quiescent H-mode) es un régimen de alto confinamiento con gradientes elevados en el borde del plasma pero sin ELMs. En este régimen, la aparición en el borde del plasma de un modo MHD conocido como Edge Harmonic Oscillation (EHO) genera suficiente transporte en la región del pedestal como para evitar la acumulación de impurezas incluso en ausencia de ELMs. Nosotros especulamos que el llamado Outer mode (OM) que se observa en JET es, de hecho, un modo tipo EHO. Nuestro objetivo es comprobar si esta hipótesis es correcta comparando datos y llevaremos a cabo simulaciones no-lineales de la actividad MHD en DIII-D y posiblemente en JET. A la larga, si demostramos que EHO y Outer Mode son el mismo fenómeno, estaremos en mejores condiciones para la aplicabilidad del QH-mode a ITER. | ||
== Resumen de los resultados más importantes del proyecto == | |||
Las tareas de investigación de este proyecto se enmarcan en el programa de fusión europeo y tienen como objetivo contribuir a mejorar la predicción de los regímenes de operación que se esperan en los futuros dispositivos de fusión como ITER y DEMO. El proyecto se centra en tres aspectos fundamentales: la transición del modo de bajo (modo L) a alto (modo H) confinamiento, el control de impurezas mediante el control activo de los ELMs (del inglés Edge Localized Modes) y regímenes de confinamiento sin ELMs o con ELMs de pequeño tamaño (para ITER y DEMO). | |||
Los experimentos realizados en JET para investigar de qué depende la potencia de calentamiento umbral para acceder al modo H (PLH) han permitido construir una extensa base de datos, que incluye plasmas de hidrógeno, deuterio (D), tritio (T), deuterio-tritio (la mezcla que se utilizará en futuros reactores de fusión) y helio. Los datos de tritio y DT son únicos en el mundo. Los experimentos han permitido documentar la gran variación del valor de la densidad que minimiza el umbral de potencia de la transición L-H (ne,min) en función de la composición del plasma. En los plasmas de tritio la ne,min es un 25% más baja que en deuterio, y en helio es el doble que en deuterio. El dato en Helio tiene implicaciones para la operación inicial en ITER. Medidas por reflectometría Doppler del campo eléctrico en el borde del plasma muestran que éste no varía a lo largo de la rampa de potencia antes de la transición, un dato que apoya teorías de transición de fase magnéticas frente a las convencionales. | |||
En el área del control de impurezas, evaluamos el impacto de métodos activos de control de ELMs: inyección de gas, ‘kicks’ y pellets en la fase de salida del modo H, donde se produce la bajada de la corriente del plasma y tiene lugar la transición H-L provocada por la reducción de la potencia de calentamiento. Este trabajo ha demostrado que el control de ELMs, en particular el uso de ‘kicks’ y pellets, juega un papel crucial durante esta fase, contribuyendo a retrasar la transición H-L y evitando así la acumulación de impurezas en el centro del plasma y las disrupciones que esto provoca. La reducción del número de disrupciones es uno de los retos a los que se enfrenta la operación en ITER, de ahí la importancia de este trabajo. Utilizando estos datos hemos realizado estudios teóricos enfocados en la validación de los modelos de transporte existentes con el objetivo de así mejorar las predicciones para ITER. | |||
En cuanto al estudio de plasmas con ELMs pequeños o sin ELMs, de gran importancia para ITER y DEMO, hemos contribuido a desarrollar el modo H “quiescent”, en el tokamak AUG. Se caracterizan por una oscilación harmónica en el borde (EHO). También hemos detectado indicios del EHO en plasmas de tritio en JET. Por último, hemos estudiado un nuevo régimen de operación en JET (sin inyección de gas) en el se consigue mantener modo H en modo estacionario, con buen confinamiento y con ELMs de pequeño tamaño, de mucho interés para la comunidad de fusión. | |||
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