LNF: Pedestal studies in high confinement regimes in tokamaks in ITER relevant conditions (HMODPEDTOK) (2018-2021)
LNF - Nationally funded project
Title: Pedestal studies in high confinement regimes in tokamaks in ITER relevant conditions (HMODPEDTOK)
Reference: FIS2017-85252-R
Programme and date: Proyectos de 2017
Programme type (Modalidad de proyecto): I+D RETOS 2017
Area/subarea (Área temática / subárea): Energía / Fusión Termonuclear
Principal Investigator(s): Elena de la Luna and Emilia R. Solano
Project type: Proyecto individual
Start-end dates: 01/01/2018 - 30/09/2021 (3 years + 1)
Financing granted (direct costs): 72.600 €
Description of the project
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.
- Para la transición L-H se plantean estudios teóricos y experimentales. Hemos propuesto un modelo innovador para la transición L-H basado en la criticidad y los estados de magnetización del plasma. Es nuestra intención continuar con el desarrollo de este modelo y validar los resultados obtenidos mediante simulaciones del transporte de partículas y calor y comparaciones con la teoría de superconductividad. Experimentalmente, nuestra propuesta se enfoca en el estudio de la actividad MHD asociada a la transición L-H. Hemos identificado en JET una oscilación magnética y coherente de modo toroidal n=0 que aparece cerca de la transición L-H y que se ha denominado modo M. Este modo coherente puede desvanecerse lentamente hasta convertirse en ELMs pequeños (tipo III) o permanecer de forma estacionaria hasta que la potencia de calentamiento o la densidad aumente. Nuestro objetivo es caracterizar este modo y desarrollar un modelo teórico basado en las observaciones experimentales de las que disponemos.
- En el área del control de impurezas, nuestra propuesta se centra en la aplicación de métodos que permiten el aumento controlado de la frecuencia de los ELMs para minimizar el contenido de impurezas en el plasma. En particular, estudiaremos los llamados vertical kicks, que son desplazamientos verticales muy rápidos del plasma, y la inyección de pellets. El control de impurezas es esencial en la operación de tokamaks con tungsteno (W) presente en las paredes del dispositivo. El aumento del contenido de impurezas en el plasma puede dar lugar a una pérdida de confinamiento y al colapso radiativo del plasma. Nuestros objetivos en este proyecto son: a) evaluar la capacidad de los métodos activos de generación de ELMs para el control de impurezas en JET y b) validar y desarrollar los modelos de transporte necesarios para así poder extrapolar los resultados obtenidos a ITER. Los estudios se enfocarán en regímenes de operación relevantes para ITER, como son el acceso a modo H en la fase inicial de la subida de la corriente del plasma, durante la fase de corriente constante en situaciones de baja potencia de calentamiento y la transición H-L durante la fase de bajada de la corriente.
- 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.
Project timeline
- 17/Septiembre/2017:Memoria presentada para solicitar el proyecto
- 14/Junio/2018: Resolución del BOE - proyecto aprobado, con una duración inicial de 3 años y una subvención de 72.600€. La fecha de inicio del periodo de ejecución será el 1 de enero de 2018 para todos los proyectos
- Junio/2018: Valoración proyecto - Calificación A
- Informe intermedio
- Concesión de prórroga - Duración inicial del proyecto: 01/01/2018 - 31/12/2020. Se solicita una prórroga de 1 año, pero solo se conceden 9 meses.
- Julio-2023: Valoración Informe final - MUY SATISFACTORIO