ESTUDIO DE LA TURBULENCIA PRODUCIDA POR EL GRADIENTE DE TEMPERATURA I - PowerPoint PPT Presentation

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ESTUDIO DE LA TURBULENCIA PRODUCIDA POR EL GRADIENTE DE TEMPERATURA I

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Transporte en un plasma de fusi n. Introducci n * Comprender y controlar los ... en el interior de ciertos tokamaks, el transporte i nico gana en importancia. ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: ESTUDIO DE LA TURBULENCIA PRODUCIDA POR EL GRADIENTE DE TEMPERATURA I


1
ESTUDIO DE LA TURBULENCIA PRODUCIDA POR EL
GRADIENTE DE TEMPERATURA IÓNICA EN UN PLASMA DE
FUSIÓN
  • Juan Diego Álvarez Román
  • 18/5/2001

2
Esquema de la presentación
- Introducción - Establecimiento del modelo -
Análisis lineal - Resultados no lineales -
Electrones no adiabáticos
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Transporte en un plasma de fusión
Introducción
Comprender y controlar los mecanismos por los
que energía y partículas escapan de un plasma
termonuclear confinado magnéticamente.
Distintos marcos
- Transporte clásico (colisiones) - Transporte
neoclásico (campos no homegéneos) - Transporte
anómalo (fluctuaciones de los campos)
4
INTRODUCCIÓN
5
Transporte anómalo
Introducción
  • Las pérdidas observadas son mayores que las
    predichas
  • por la teoría neoclásica .
  • Estas pérdidas son conocidas como anómalas.
  • Se atribuyen a fluctuaciones en los campos EM.
  • Dos grupos principales

- Fluctuaciones del campo magnético -
Fluctuaciones electrostáticas (ondas de deriva)
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Importancia del transporte iónico
Introducción
  • Conforme aumenta la temperatura alcanzada en el
    interior de ciertos tokamaks, el transporte
    iónico gana en importancia.
  • Constatación experimental de una relación
    directa entre mejora en las condiciones de
    confinamiento con perfiles con fuertes gradiente
    de densidad iónica.

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Turbulencia ITG
Introducción
  • Posible candidata a explicar la mejora del
    confinamiento con perfiles de densidad iónica con
    elevados gradientes.
  • Microinestabilidad electrostática, tipo onda de
    deriva La fuente energía libre es el gradiente de
    la temperatura iónica.
  • Caracterizada por el parámetro .

inestabilidad
8
Turbulencia ITG
Introducción
fluctuaciones
Candidata a dar explicación a la mejora en el
confinamiento debido a perfiles de densidad con
altos gradientes.
9
Situación actual
Introducción
  • Modelos ITG
  • - Modelos cinéticos.
  • - Modelos de fluido.
  • Importancia del Amortiguamiento de Landau
  • - Simulaciones cinéticas de partículas
  • - Modelos de fluido mejorado

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OBJETIVO
Introducción
Caracterizar la turbulencia ITG, y el transporte
asociado a ella en geometría cilíndrica,
modelando los efectos del amortiguamiento de
Landau en un modelo de fluido
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ESTABLECIMIENTO DEL MODELO ECUACIONES ITG
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Modelo de fluido
Ecuaciones ITG
  • Desarrollo en escalas largas
  • Caracterizamos el comportamiento del plasma
  • en base a cantidades promediadas densidad,
    velocidad
  • promedio, temperatura, etc

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Aproximaciones
Ecuaciones ITG
  • Electrostática
  • Resistividad nula
  • Electrones isotérmicos

Electrones adiabáticos
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Preliminares
Ecuaciones ITG
15
Ecuaciones ITG.
Ecuaciones ITG
adiabaticidad

fuentes
no lineal
Balance paralelo
T. Landau
compresibilidad
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Adimensionalización.
Ecuaciones ITG

17
Ecuaciones ITG.
Ecuaciones ITG
Vorticidad iónica
Velocidad paralela

temperatura
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TEORÍA LINEAL
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Descomposión modal
Teoría lineal
  • Debido a la geometría podemos descomponer
  • m número de onda poloidal
  • n número de onda toroidal

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Resultados no lineales
Teoría lineal
21
Resultados lineales
Teoría lineal
22
Efectos del término de Landau
Teoría lineal
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Turbulencia ITG. Resultados no lineales
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Objetivos
Resultados no linealesl
  • Analizar los efectos de los distintos parámetros
    y términos en las características no lineales de
  • la turbulencia
  • - nivel de fluctuaciones
  • - espectros no lineales
  • - mecanismos de saturación
  • - etc
  • Realizar estimaciones sobre el transporte
    asociado a dichas fluctuaciones.

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Proceso
Resultados no linealesl
  • Parámetros físicos
  • Resultados lineales
  • Estudio con una única helicidad
  • Estudio en múltiple helicidad
  • Estimaciones de transporte

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Condiciones de equilibrio
Resultados no lineales
27
Condiciones de equilibrio
Resultados no lineales
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Resultados lineales
Resultados no lineales
  • Helicidad 3/2
  • Inyección en la zona intermedia
  • Aparición de desplazamientos
  • Dependencia de l con m
  • Dependencia de gamma con eta

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Evolución de las fluctuaciones
Resultados no lineales
cuasilineal
saturada
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Mecanismos de saturación
Resultados no lineales
Aplanamiento del perfil
Evolución espectro no lineal
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Mecanismos de saturación
Resultados no lineales
Existen dos mecanismos de saturación -
Saturación turbulenta - efecto de los términos
no lineales - causante cascada de energías -
Saturación cuasilineal - aplamiento del perfil
de temperatura - bajada del eta-i efectivo
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Saturación turbulenta
Resultados no lineales
  • Congelamos el perfil
  • Nivel de saturación mayor
  • Cascada más efectiva

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Efecto término de Landau
Resultados no lineales
  • Localización de las fluctuaciones
  • Nivel de saturación mayor
  • Cascada más efectiva

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Efecto del parámetro eta_i
Resultados no lineales
  • Dependencia del nivel de saturación
  • Dependencia de la cascada de energías
  • Estuctura radial

Turbulenta/Cuasilinea
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Distribución de modos
Múltiple helicidad
36
Importancia del intervalo radial
Múltiple helicidad
37
Múltiple helicidad
Características de la fase saturada
38
Aplanamiento del perfil
Múltiple helicidad
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Transporte de calor
Múltiple helicidad
  • Las fluctuaciones del campo eléctrico producen
    fluctuaciones en la velocidades y posiciones de
    las partículas.
  • Dichas fluctuaciones radiales pueden ser las
    causantes del transporte anómalo.
  • Se define el flujo de turbulento como

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Transporte de calor
Múltiple helicidad
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Comparación con longitud de mezcla
Múltiple helicidad
  • Comparemos estos resultados numéricos con las
    estimaciones en base a las teorías de longitud de
    mezcla.

Podemos estimar las escalas características de
diversas forma lineal, no lineal,
correlaciones...
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Comparación con longitud de mezcla
Múltiple helicidad
  • Hemos realizado una comparación entre el valor
    numérico y el valor predicho mediante el uso de
    estimaciones de longitud de mezcla concluyendo
    que existe un correcto acuerdo, en particular, en
    el caso de que para calcular las escalas
    características usemos las correlaciones
    temporales y espaciales.

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