Modelització de modes d'Alfvén amb freqüència canviant a l'stellerator TJ-II

Aquest apunt l’ha escrit originalment en anglès Mervi Mantsinen

Les inestabilitats alfvéniques impulsades per partícules energètiques suposen un repte per al correcte funcionament dels dispositius de fusió de confinament magnètic. Aquests modes poden dissipar ions ràpids que condueixen a la introducció de càrregues de calor significatives als components de plasma i a la degradació del confinament global del plasma. Una classe d’inestabilitats d’Alfvén conegudes com a modes propis d’Alfvén de cisalla invertida “reversed shear Alfvén eigenmodes (RSAE)” són particularment perillosos en els dispositius on es donen les condicions perquè aquests apareguin, és a dir, amb perfils de transformació rotacional de cisalla inversa. Les configuracions de cisalla inversa han estat d’interès recentment per la seva millora en la qualitat del confinament magnètic. Tenint en compte això, és necessari un estudi addicional dels RSAE.

Els RSAE, també anomenats cascades d’Alfvén, s’han pogut observar a l’stellerator TJ-II en descàrregues de plasma d’hidrogen amb diferents configuracions magnètiques. A la nostra recent publicació a la revista Nuclear Fusion, simulem els esdeveniments en cascada utilitzant els codis STELLGAP i AE3D, i estudiem la relació entre la freqüència dels modes que formen la cascada i el valor mínim del perfil de transformació rotacional. Les simulacions prediuen l’aparició d’una cascada de freqüència descendent formada per un conjunt de modes amb nombre de mode poloidal \(m = 6\) i número de mode toroidal \(n = -9\) quan el valor mínim del perfil iota varia entre aproximadament \(1.47 < \iota_{min} < 1.50\), corroborat experimentalment. Els resultats presentats donen suport a la utilitat de l’espectroscòpia MHD, una eina de diagnòstic per mitjà de la qual es pot fer servir el gradient temporal de la freqüència d’una cascada d’Alfvén per determinar la variació en el temps del perfil de transformació rotacional del plasma.

Els resultats de la simulació es mostren en negre superposats amb un espectrograma experimental. Les barres d'error assumeixen un error de ± 10% en densitat i ± 0,005 d'error en iota. Reproduït a partir de la Fig 11 in A.G. Ghiozzi et al 2024 Nucl. Fusion 64 036005.

L’article complet escrit per Adriana Ghiozzi, juntament amb líder del grup de fusió del BSC, Mervi Mantsinen, jo mateix i altres col·laboradors es pot llegir (en obert) al següent enllaç: A.G. Ghiozzi et al 2024 Nucl. Fusion 64 036005.