Pedestal structure and stability in JET-ILW and comparison with JET-C

Controlled thermonuclear fusion offers a promising concept for safe and sustainable production of electrical energy. However, there are still many issues to be investigated on the way to a commercial fusion reactor. An important point for detailed studies is connected to wall materials surrounding hot thermonuclear plasma. The JET tokamak (the largest fusion experiment in the world) in the United Kingdom has completed a major upgrade in 2011 in which the materials of the vessel surrounding the fusion fuel have been changed from a carbon-fibre-composite (or JET-C wall) to Beryllium and Tungsten. These new materials are the same as those that will be used in a next step fusion device International Thermonuclear Experimental Reactor ITER (hence the name ITER-like wall or JET-ILW), designed to demonstrate the feasibility of fusion reactor based on the tokamak concept. One of the goals of JET with the ILW is to act as a test bed for ITER technologies and for ITER operating scenarios. The overall purpose of the thesis work is to characterise the effect of the ILW on the structure and stability of edge plasma phenomenon called the pedestal, a steep pressure gradient associated with the H-mode, an operational regime with improved confinement. The aim is to contribute to the understanding of the difference in the pedestal performance between JET-C and JET-ILW. The work is focused on experimental characterisation of the pedestal structure in deuterium discharges by analysing the experimental data (radial profiles of electron temperature and density measured in H-mode plasmas) from Thomson scattering diagnostics at JET and on investigating the differences in pedestal stability between JET-ILW and JET-C plasmas in terms of the pedestal modelling. The pedestal structure is determined using a modified hyperbolic tangent fit to the experimental Thomson scattering profiles. The modelling is performed with the pedestal predictive code Europed, based on the EPED model commonly used t
Kontrollerad termonukleär fusion erbjuder ett lovande koncept för säker och hållbar energiproduktion. Det finns dock fortfarande många frågor som ska undersökas på väg till en kommersiell fusionsreaktor. En viktig aspekt är väggmaterialet som innesluter det varma termonukleära plasmat. JET tokamak, världens största fusionsexperiment beläget i Storbritannien, har genomgått en stor översyn 2011 där kolfiberkompositvägg (eller JET-C vägg) som innesluter fusionsbränslet ersattes med beryllium och volfram. De nya materialen är identiska med de i nästa stegs fusionsexperiment, International Thermonuclear Experimental Reactor ITER (därav namnet “ITER-liknande vägg” eller JET-ILW), som förväntas demonstrera genomförbarheten av en fusionsreaktor baserad på Tokamak-konceptet. Ett av de experimentella målen med JET-ILW är att vara ett test för ITER-teknik och för ITER-driftsscenarier. Det övergripande målet för detta avhandlingsarbete är att beskriva hur strukturen och stabiliteten hos ett kantplasmafenomen som kallas piedestal påverkas av ILW. Piedestal är en brant tryckgradient associerad med H-mod, vilket är ett driftscenario med förbättrad inneslutning. Syftet är att bidra till förståelsen av skillnader i piedestalstrukturen mellan JET-C och JET-ILW. Avhandlingens fokus är att beskriva piedestalstrukturen i deuteriumurladdningar genom att analysera experimentella data (radiella profiler av elektrontemperatur och densitet mätt i H-mod plasma) från Thomsonspridningsdiagnostik vid JET, och att belysa skillnader i piedestalens stabilitet mellan JET-ILW och JET-C-plasma via modellering. Piedestalstrukturen kännetecknas av en modifierad hyperbolisk anpassning till experimentella Thomsonspridningsprofiler. Modelleringen utförs med prediktionskoden Europed, baserad på EPED-modellen som allmänt används för att förutsäga piedestalhöjden i JET. Analysen av experimentella data från JET-ILW och JET-C visar ett antal skillnader i piedestalstrukturen hos plasmaurladdningar under jämförba
QC 20200518