Title: ESTUDIO DE LA TURBULENCIA PRODUCIDA POR EL GRADIENTE DE TEMPERATURA I
1ESTUDIO DE LA TURBULENCIA PRODUCIDA POR EL
GRADIENTE DE TEMPERATURA IÓNICA EN UN PLASMA DE
FUSIÓN
- Juan Diego Álvarez Román
- 18/5/2001
2Esquema de la presentación
- Introducción - Establecimiento del modelo -
Análisis lineal - Resultados no lineales -
Electrones no adiabáticos
3Transporte 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)
4INTRODUCCIÓN
5Transporte 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)
6Importancia 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.
7Turbulencia 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
8Turbulencia ITG
Introducción
fluctuaciones
Candidata a dar explicación a la mejora en el
confinamiento debido a perfiles de densidad con
altos gradientes.
9Situación actual
Introducción
- Modelos ITG
- - Modelos cinéticos.
- - Modelos de fluido.
- Importancia del Amortiguamiento de Landau
- - Simulaciones cinéticas de partículas
- - Modelos de fluido mejorado
10OBJETIVO
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
11ESTABLECIMIENTO DEL MODELO ECUACIONES ITG
12Modelo de fluido
Ecuaciones ITG
- Desarrollo en escalas largas
- Caracterizamos el comportamiento del plasma
- en base a cantidades promediadas densidad,
velocidad - promedio, temperatura, etc
13Aproximaciones
Ecuaciones ITG
- Resistividad nula
- Electrones isotérmicos
Electrones adiabáticos
14Preliminares
Ecuaciones ITG
15Ecuaciones ITG.
Ecuaciones ITG
adiabaticidad
fuentes
no lineal
Balance paralelo
T. Landau
compresibilidad
16Adimensionalización.
Ecuaciones ITG
17Ecuaciones ITG.
Ecuaciones ITG
Vorticidad iónica
Velocidad paralela
temperatura
18TEORÍA LINEAL
19Descomposión modal
Teoría lineal
- Debido a la geometría podemos descomponer
- m número de onda poloidal
- n número de onda toroidal
-
20Resultados no lineales
Teoría lineal
21Resultados lineales
Teoría lineal
22Efectos del término de Landau
Teoría lineal
23Turbulencia ITG. Resultados no lineales
24Objetivos
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.
25Proceso
Resultados no linealesl
- Parámetros físicos
- Resultados lineales
- Estudio con una única helicidad
- Estudio en múltiple helicidad
- Estimaciones de transporte
26Condiciones de equilibrio
Resultados no lineales
27Condiciones de equilibrio
Resultados no lineales
28Resultados 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
29Evolución de las fluctuaciones
Resultados no lineales
cuasilineal
saturada
30Mecanismos de saturación
Resultados no lineales
Aplanamiento del perfil
Evolución espectro no lineal
31Mecanismos 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
32Saturación turbulenta
Resultados no lineales
- Congelamos el perfil
- Nivel de saturación mayor
- Cascada más efectiva
33Efecto término de Landau
Resultados no lineales
- Localización de las fluctuaciones
- Nivel de saturación mayor
- Cascada más efectiva
34Efecto del parámetro eta_i
Resultados no lineales
- Dependencia del nivel de saturación
- Dependencia de la cascada de energías
- Estuctura radial
Turbulenta/Cuasilinea
35Distribución de modos
Múltiple helicidad
36Importancia del intervalo radial
Múltiple helicidad
37Múltiple helicidad
Características de la fase saturada
38Aplanamiento del perfil
Múltiple helicidad
39Transporte 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
40Transporte de calor
Múltiple helicidad
41Comparación 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...
42Comparación 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.
43(No Transcript)