Differences Between JET and ITER When Producing Fast Ions With ICRH
2025 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
Fusion power has the potential to replace fossil fuel-based energy sources, but the technology is in need of further development. The plasma in a fusion tokamak must be heated to above 100 million \textdegree C, requiring effective heating methods. One such method is ion cyclotron resonance heating (ICRH), which uses RF waves to heat the plasma. The main objective of this work is to compare fast ion distributions generated in the tokamaks JET and ITER using ICRH. To model the wave fields and fast ion distributions, the FEMIC-Foppler code is used. By adding a minority of helium-3 to the plasma, the effects of ICRH are improved. Due to the larger volume of ITER, it requires a stronger input power to achieve a similar fast ion distribution as in JET. During the project, an analytical model is derived that describes the required input power to achieve similar normalized fast ion energies in both tokamaks. The analytical model values are improved upon experimentally using a parameter sweep of the input power, until the same normalized fast ion energies are achieved. Differences in the primary heating location cannot be resolved by varying the input power, but having different minority concentrations in the tokamaks could. A good match is found when the helium-3 concentration in ITER is twice as large as in JET.
Abstract [sv]
Fusionskraft har potentialen att ersätta fossilbaserade energikällor, men teknologin är i behov av vidare utveckling. Plasmat i en fusionsreaktor behöver värmas upp över 100 miljoner \textdegree C, vilket kräver effektiva uppvärmningsmetoder. En sådan metod är joncyklotronresonansuppvärmning (ICRH), som använder RF-vågor för att värma upp plasmat. Detta arbetets huvudmål är att jämföra fördelningar av snabba joner i tokamakerna JET och ITER när ICRH används. För att modellera vågfält och fördelningar av snabba joner används FEMIC-Foppler-koden. Genom att lägga till en minoritet av helium-3 i plasmat förbättras effekterna av ICRH. På grund av ITER:s större volym kräver den en högre tillförd effekt för att åstadkomma en liknande fördelning av snabba joner som i JET. Under projektets gång härleds en analytisk modell som beskriver den tillförda effekten som krävs för att åstadkomma liknande normaliserade jonenergier i båda reaktorerna. Den analytiska modellen förbättras experimentellt med ett parametersvep av den tillförda effekten, tills samma normaliserade jonenergier åstadkoms. Skillnader i den primära uppvärmningspunkten kan inte lösas genom att variera den tillförda effekten, men att ha olika koncentrationer av helium-3 i tokamakerna kan det. En bra matchning hittas när koncentrationen av helium-3 i ITER är dubbelt så stor som i JET.
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 337-345
Series
TRITA-EECS-EX ; 2025:133
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-376047OAI: oai:DiVA.org:kth-376047DiVA, id: diva2:2033924
Supervisors
Examiners
Projects
Kandidatexamensarbete i Elektroteknik 2025, EECS, KTH2026-01-302026-01-30