Modelling plasma breakdown conditions in ITER tokamak

Abstract

Описана математическая модель управления начальной стадией разряда в токамаке ITER. Начальная стадия делится на два этапа: до образования плазмы и после. На первом этапе должны создаваться условия для пробоя плазмы (достижение низкого уровня рассеянных полей и требуемого напряжения на обходе) с учетом заданных технологических ограничений и физических требований. На втором осуществляется подъем тока плазмы. При моделировании динамики токов учитываются геометрические и физические параметры вакуумной камеры и электромагнитной системы токамака ITER, включающей в себя активные и пассивные сверхпроводящие полоидальные катушки, расположенные снаружи вакуумной камеры.В качестве управляющих воздействий для модели рассматриваются законы изменения напряжений на управляющих катушках, начальные значения токов в них, а также величины их сопротивлений.

The mathematical model of the initial plasma stage control problem in ITER is considered. There are two steps in the initial plasma stage: before plasma formation and after one. At the first step one should create conditions for the breakdown of plasma (i.e. achieving the low level of scattered fields and the required loop voltage) with the given technological constraints and physical requirements. In the second step one carries out the rise of electrical current in plasma. In the simulation of the dynamics of currents we take into account the geometrical and physical parameters of the vacuum chamber and the electromagnetic system of ITER, which includes active and passive superconducting poloidal coils located outside the vacuum chamber. The laws of voltage variation on the control coils during the discharge, its initial current values and resistances are considered as control functions.