پايدارسازي سوختن پلاسما در ITER براي سوخت DHe3

Stabilizing of Burning Plasma in ITER for DHe3 fuel

در اين مقاله مدل ترابرد غير خطي صفر بعدي براي انرژي و چگالي يون هاي سوختي هليوم و دوتريم، همچنين ذرات آلفا جهت سنتز كنترل كننده هاي بازخورد غيرخطي براي پايداري شرايط سوختن راكتور همجوشي استفاده شده است. اگرچه در تلاش هاي پيشين از سوخت دوتريم:تريتيم استفاده شده است، ليكن در اين مقاله از سوخت دوتريم: هليوم 3 استفاده كرده و در اين كار براي كنترل كننده از قابليت سوخت گذاري در طراحي ITER استفاده شده و چگالي اين يون ها را به صورت جداگانه كنترل مي كنند، همچنين بر خلاف كارهاي گذشته كه در آنها از تزريق ناخالصي براي كاهش افت و خيز هاي ناگهاني حرارتي استفاده مي شود، در اين طراحي از تنظيم تركيب سوخت DHe3 براي كنترل گرماي پلاسما بهره برده ايم، با دور شدن از تركيب ايزوتوپي بهينه 05:05 پلاسما نرخ واكنش كند و گرماي ذرات آلفا به مقدار مورد نظر كاهش مي يابد. بررسي شبيه سازي صفربعدي جهت نشان دادن توانايي كنترل كننده براي بردن سيستم به شرايط تعادلي از حالت اختلالي ارائه شده است.

In this paper the (zero-dimensional)nonlinear transport model for the energy and the densities of deuterium and helium3 fuel ions, as well as the alpha-particles, is used to synthesize the nonlinear feedback controllers for stabilizing the burn conditions of a fusion reactor. Whereas in previous efforts the deuterium; tritium fuel was used, but in this paper deuterium; helium3 fuel is used and fueling capability in ITER design is applied for controllers in this work and it controls the densities of these ions separately. Also, unlike previous work which used impurity injection to mitigate thermal excursions, this design exploits the ability to modulate the DHe3 fuel mix to control the plasma heating. By moving the isotopic mix in the plasma away from the optimal 50:50 mix, the reaction rate is slowed and the alpha-particle heating is reduced to desired levels. A zero-dimensional simulation study is presented to show the ability of the controller to bring the system back to the desired equilibrium from a given set of perturbations.