Experimentelle Untersuchung und Modellierung elektrostatischer Fluktuationen in den Abschälschichten des Tokamak ASDEX und des Stellarators Wendelstein 7-AS:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Garching bei München
Max-Planck-Inst. für Plasmaphysik
1994
|
| Schriftenreihe: | Max-Planck-Institut für Plasmaphysik <Garching, München>: IPP-Bericht / 3
197 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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INHALTSVERZEICHNIS
I
EINLEITUNG
1
1.1
KONTROLLIERTE
KERNFUSION
.
1
1.2
EXPERIMENTE
MIT
MAGNETISCHEM
EINSCHLUSS
.
2
1.2.1
GRUNDPRINZIPIEN
.
2
1.2.2
TOKAMAK
UND
STELLARATOR
.
3
1.2.3
ASDEX
.
6
1.2.4
WENDELSTEIN
7-AS
.
8
1.3
TEILCHEN
UND
ENERGIETRANSPORT
IN
TOROIDALEN
PLASMAEINSCHLUSSEXPERIMEN
TEN
.
10
1.3.1
DIE
BEDEUTUNG
DER
ENERGIEEINSCHLUSSZEIT
.
10
1.3.2
YYANOMALER
"
TRANSPORT
.
11
1.3.3
TRANSPORT
DURCH
.ELEKTROSTATISCHE
FLUKTUATIONEN
.
11
1.3.4
TRANSPORT
DURCH
MAGNETISCHE
FLUKTUATIONEN
.
13
1.4
TRANSPORT
IN
DER
ABSCHAELSCHICHT
.
13
1.5
ZIELE
UND
AUFBAU
DER
ARBEIT
.
16
II
MESSMETHODEN
18
II.
1
LANGMUIR-SONDEN
.
18
II.
1.1
MESSPRINZIP
EINER
LANGMUIR-SONDE
.
18
II.
1.2
ANORDNUNG
DER
LANGMUIR-SONDENDIAGNOSTIK
AN
ASDEX
UND
W7-
AS
.
19
II.
1.3
VOR
UND
NACHTEILE
DER
LANGMUIR-SONDENDIAGNOSTIK
.
23
II.2
H
A
-FLUKTUATIONSDIAGNOSTIK
.
23
II.
2.1
MESSPRINZIP
DER
H
A
-FLUKTUATIONSDIAGNOSTIK
.
23
II.2.1.1
H
Q
-EMISSION
AUS
DER
RANDSCHICHT
.
23
II.
2.1.2
WIRKUNG
VON
FLUKTUATIONEN
DER
ELEKTRONENDICHTE
.
24
II.2.2
ANORDNUNG
UND
BETRIEB
DER
H
Q
-FLUKTUATIONSDIAGNOSTIK
AN
AS
DEX
UND
W7-AS
.
26
II.2.3
RADIALE
LOKALISIERUNG
DES
BEOBACHTUNGSVOLUMENS
.
29
II.
2.3.1
ERGEBNISSE
AUS
NEUTRALGASRECHNUNGEN
.
29
II.2.3.2
VERGLEICH
MIT
LANGMUIR-SONDENMESSUNGEN
.
30
II.2.3.3
VERGLEICH
MIT
MESSUNGEN
DER
KOLLEKTIVEN
THOMSON-STREU
UNG
.
31
II.2.4
VOR
UND
NACHTEILE
DER
H
Q
-FLUKTUATIONSDIAGNOSTIK
.
31
II.3
KOLLEKTIVE
STREUUNG
.
32
II.3.1
MESSPRINZIP
.
32
II.3.2
LASER-STREUDIAGNOSTIK
AN
ASDEX
.
34
III
DATENANALYSE
UND
GRUNDLEGENDE
EIGENSCHAFTEN
DER
RANDSCHICHTFLUKTU
ATIONEN
AN
ASDEX
UND
W7-AS
36
III.
1
VERWENDETE
AUSWERTEVERFAHREN
FUER
DIE
MESSSIGNALE
DER
FLUKTUATIONSDIA
GNOSTIKEN
.
36
III.
1.1
ANALYSE
EINZELNER
KANAELE
.
37
III.
1.1.1
MITTELWERT
UND
STANDARDABWEICHUNG
.
37
III.
1.1.2
VERTEILUNGSFUNKTION
.
38
III.
1.1.3
SPEKTREN
.
38
III.
1.1.4
KORRELATIONSFUNKTIONEN
.
43
III.1.1.5
ZUSAMMENHANG
ZWISCHEN
KREUZSPEKTRUM
UND
KORRELATI
ONSFUNKTION
.
46
III.1.2
ANALYSE
BEI
RAEUMLICHER
AUFLOESUNG
DER
MESSSIGNALE
.
46
III.
1.2.1
RAUM-ZEITLICHE
KORRELATIONSFUNKTIONEN
.
.
.
.
47
III.
1.2.2
WELLENZAHL-FREQUENZ-SPEKTREN
(K
/-SPEKTREN)
.
50
III.2
RAEUMLICHE
STRUKTUR
DER
RANDSCHICHTFLUKTUATIONEN
.
52
III.2.1
HOHE
KORRELATIONSLAENGE
DER
RANDSCHICHTFLUKTUATIONEN
ENTLANG
DES
MAGNETFELDS
.
53
III.2.2
POLOIDALE
UND
RADIALE
STRUKTUR
DER
DICHTE
UND
POTENTIALFLUKTUA
TIONEN
IN
DER
RANDSCHICHT
.
55
III.
2.3
KORRELATION
ZWISCHEN
FLOATING
POTENTIAL
UND
LONENSAETTIGUNGSSTROM
59
III.3
RADIALER
TEILCHENTRANSPORT
DURCH
FLUKTUATIONEN
.
61
III.
3.1
ZUGRUNDELIEGENDE
ANNAHMEN
.
61
III.
3.2
CHARAKTERISIERUNG
DER
MESSERGEBNISSE
.
62
III.
3.2.1
VERTEILUNGSFUNKTION
DES
RADIALEN
TEILCHENTRANSPORTS
.
.
62
III.
3.2.2
PHASENLAGE
ZWISCHEN
FLUKTUATIONEN
DES
FLOATING
POTEN
TIALS
UND
DES
LONENSAETTIGUNGSSTROMS
.
65
III.
3.2.3
BETRAG
DES
FLUKTUATIONSBEDINGTEN
RADIALEN
TEILCHENTRANS
PORTS
.
65
III.
3.3
MODELLVORSTELLUNG:
FLUKTUATIONSEREIGNISSE
ALS
WIRBEL
KURZER
LE
BENSDAUER
.
66
III.3.4
ABSCHAETZUNG
DES
RADIALEN
TRANSPORTS
DURCH
DIE
KOLLEKTIVE
THOMSON-STREUUNG
.
68
III.4
UNTERSCHIEDE
DER
FLUKTUATIONEN
AN
VERSCHIEDENEN
RADIALEN
POSITIONEN
.
.
70
III.4.1
RADIALER
VERLAUF
DES
FLOATING
POTENTIALS,
DES
LONENSAETTIGUNGS
STROMS
UND
DER
FLUKTUATIONSPARAMETER
.
70
III.
4.2
RADIALES
PROFIL
DES
TEILCHENTRANSPORTS
.
76
III.5
UNTERSCHIEDE
DER
FLUKTUATIONEN
ZWISCHEN
AUSSEN
UND
INNENRAND
AN
AS
DEX
.
77
III.6
ZUSAMMENFASSUNG
DER
GRUNDEIGENSCHAFTEN
.
80
IV
MODELL
FUER
ELEKTROSTATISCHE
FLUKTUATIONEN
IN
DER
ABSCHAELSCHICHT
81
IV.
1
ANSATZ
ZUR
BESCHREIBUNG
DER
ABSCHAELSCHICHT
.
82
IV.
1.1
GRUNDIDEEN
UND
-ANNAHMEN
DES
MODELLS
.
82
IV.
1.2
FLUESSIGKEITSGLEICHUNGEN
NACH
BRAGINSKII
.
83
II
IV.
1.3
INTEGRATION
DER
BILANZGLEICHUNGEN
ENTLANG
DES
MAGNETFELDS
.
85
IV.
2
VORGEHENSWEISE
UND
ANNAHMEN
ZUR
VEREINFACHTEN
BEHANDLUNG
DES
PRO
BLEMS
.
87
IV.2.1
VEREINFACHUNGEN
.
87
IV.2.2
LINEARISIERUNG
.
88
IV.2.3
ZYLINDRISCHE
MAGNETFELDGEOMETRIE
.
90
IV.2.4
HARMONISCHER
LOESUNGSANSATZ
.
91
IV.3
STABILITAETSANALYSE
.
92
IV.
3.1
FUER
DIE
ANWACHSRATE
INW
RELEVANTE
PARAMETER
.
92
IV.3.2
VERHALTEN
BEI
AENDERUNG
DER
PHYSIKALISCHEN
PARAMETER
.
94
IV.3.2.1
BESTIMMENDE
PHYSIKALISCHE
GROESSEN
.
94
IV.3.2.
2
HERLEITUNG
DER
BEDINGUNGEN
FUER
STABILITAET
.
94
IV.3.2.
3
GRENZWERTE
PHYSIKALISCHER
PARAMETER
.
96
IV.4
ANWACHSRATE
UND
POLOIDALE
GESCHWINDIGKEIT
IM
GEBIET
UNGUENSTIGER
MA
GNETISCHER
KRUEMMUNG
.
98
IV.4.1
LOESUNGEN
IM
LIMES
KLEINER
WELLENLAENGEN
.
98
IV.
4.2
ANWACHSRATE
.
98
IV.4.
3
FREQUENZ
UND
POLOIDALE
GESCHWINDIGKEIT
.
99
IV.4.3.1
DREI
SPEZIALFAELLE
.
100
IV.4.
3.2
DISKUSSION
.
100
IV.5
INSTABILITAETSMECHANISMEN
.
101
IV.
5.1
FALL
KLEINER
WELLENLAENGEN
.
101
IV.5.
1.1
VON
DER
DRUCKSTOERUNG
ZUR
POTENTIALSTOERUNG
.
101
IV.5.
1.2
VON
DER
POTENTIALSTOERUNG
ZUR
DRUCKSTOERUNG
.
103
IV.5.
1.3
ZUSAMMENHANG
MIT
MAGNETFELDSTOERUNGEN
.
104
IV.5.
1.4
EINFLUSS
DES
PLASMAWIDERSTANDS
.
105
IV.5.
2
FALL
GROSSER
UND
MITTLERER
WELLENLAENGEN
.
106
IV.5.
2.1
RUECKKOPPLUNG
ZWISCHEN
DICHTE,
TEMPERATUR
UND
ELEKTRI
SCHEM
POTENTIAL
.
107
IV.5.
2.2
GRENZWERT
GROSSER
WELLENLAENGEN
.
107
IV.5.
2.3
UEBERGANG
ZU
ENDLICHEN
WELLENLAENGEN
.
108
IV.5.
2.4
WIRKUNG
IM
GEBIET
GUENSTIGER
UND
UNGUENSTIGER
MAGNETI
SCHER
KRUEMMUNG
.
108
IV.6
ANOMALER
DIFFUSIONSKOEFFIZIENT
UND
ABFALLAENGEN
.
110
IV.6.1
ARGUMENTATION
ZUR
ABSCHAETZUNG
EINES
ANOMALEN
DIFFUSIONSKOEFFI
ZIENTEN
.
110
IV.6.
2
ANOMALER
DIFFUSIONSKOEFFIZIENT
FUER
DAS
VORLIEGENDE
MODELL
.
111
IV.6.
3
ABFALLAENGEN
FUER
DRUCK
UND
DICHTE
.
112
IV.7
BEZIEHUNGEN
ZWISCHEN
DICHTE-,
TEMPERATUR
UND
POTENTIALFLUKTUATIONEN
115
IV.
7.1
VERHAELTNIS
ZWISCHEN
TEMPERATUR
UND
DICHTE
.
115
IV.7.2
VERHAELTNIS
ZWISCHEN
POTENTIAL
UND
DICHTE
.
115
IV.
7.3
VERHAELTNIS
ZWISCHEN
FLOATING
POTENTIAL
UND
LONENSAETTIGUNGSSTROM
116
IV.
7.4
EINFLUSS
DER
YYANOMALEN
DIFFUSION
"
.
116
IV.8
ZAHLENWERTE
UND
PARAMETERABHAENGIGKEITEN
.
117
IV.8.1
GEBIET
UNGUENSTIGER
MAGNETISCHER
KRUEMMUNG
.
117
K
III
IV.8.1.1
RECHNUNG
MIT
TYPISCHEN
WERTEN
DER
ASDEX-ABSCHAEL
SCHICHT
.
117
IV.8.1.2
VARIATION
DES
DRUCKGRADIENTEN
.
121
IV.8.1.3
VARIATION
DES
DICHTEGRADIENTEN
.
122
IV.8.1.4
VARIATION
DES
RADIALEN
ELEKTRISCHEN
FELDES
.
126
IV.8.1.5
VARIATION
DES
SEKUNDAERELEKTRONENEMISSIONSKOEFFIZIENTEN
128
IV.8.1.6
VARIATION
DES
VERHAELTNISSES
VON
ELEKTRONEN
ZU
LONEN
STROM
AUF
DIE
PRALLPLATTEN
.
130
IV.8.2
GEBIET
GUENSTIGER
MAGNETISCHER
KRUEMMUNG
.
135
IV.8.2.1
VARIATION
DES
DICHTEGRADIENTEN
.
135
IV.8.2.2
VARIATION
DES
SEKUNDAERELEKTRONENEMISSIONSKOEFFIZIENTEN
135
IV.8.2.3
VARIATION
DES
VERHAELTNISSES
V
VON
ELEKTRONEN
ZU
LONEN
STROM
AUF
DIE
PRALLPLATTEN
.
139
V
ABHAENGIGKEIT
DER
RANDSCHICHTFLUKTUATIONEN
AN
ASDEX
VON
DEN
PLAS
MAPARAMETERN
141
V.L
EXPERIMENTELLE
BEFUNDE
.
141
V.1.1
VARIATION
DER
PLASMADICHTE
BEI
VERTIKAL
ZENTRIERTER
PLASMALAGE
.
141
V.L.
2
EINFLUSS
DER
VERTIKALEN
PLASMAPOSITION
.
144
V.L.
2.1
VARIATION
DER
PLASMADICHTE
BEI
VERTIKAL
VERSCHOBENER
PLASMALAGE
.
144
V.L.
2.2
VARIATION
DER
VERTIKALEN
PLASMALAGE
.
145
V.L.
3
VARIATION
VON
PLASMASTROM
UND
HAUPTFELD
.
149
V.L.
3.1
VERTIKAL
ZENTRIERTE
PLASMALAGE
.
149
V.L.
3.2
STROMRAMPE
BEI
VERTIKAL
VERSCHOBENER
PLASMALAGE
.
.
.
154
V.2
VERGLEICH
ZWISCHEN
MESSUNGEN
UND
MODELL
.
154
V.2.1
VORGEHENSWEISE
UND
PROBLEME
.
155
V.2.
1.1
WAHL
VERGLEICHBARER
GROESSEN
.
155
V.2.
1.2
ERMITTLUNG
DER
EINGANGSGROESSEN
FUER
DIE
MODELLRECHNUNGEN
158
V.2.
1.3
EINFLUSS
VON
EFFEKTEN,
DIE
IM
MODELL
NICHT
BERUECKSICHTIGT
SIND
.
160
V.2.
2
FLUKTUATIONSPARAMETER
BEI
VARIATION
DER
PLASMADICHTE
.
163
V.2.
3
FLUKTUATIONSPARAMETER
BEI
VARIATION
VON
HAUPTFELD
UND
PLASMA
STROM
.
165
V.2.4
ABFALLAENGEN
FUER
DRUCK
UND
DICHTE
.
168
V.2.
4.1
VORGEHENSWEISE
.
168
V.2.
4.2
VERGLEICH
ZWISCHEN
MODELLRECHNUNGEN
UND
FITFORMELN
.
170
V.2.
4.3
VERGLEICH
ZWISCHEN
MODELLRECHNUNGEN
UND
ZWEI
GRUPPEN
VON
ENTLADUNGEN
.
174
V.2.
5
DISKUSSION
.
179
V.2.
5.1
FLUKTUATIONSPARAMETER
.
179
V.2.
5.2
DRUCK
UND
DICHTEABFALLAENGEN
.
181
V.2.
5.3
EINFLUSS
VON
VEREINFACHUNGEN
IM
MODELL
.
182
IV
VI
RANDSCHICHTFLUKTUATIONEN
AM
STELLARATOR
W7-AS
184
VI.
1
FUER
DIE
RANDSCHICHTFLUKTUATIONEN
RELEVANTE
UNTERSCHIEDE
ZWISCHEN
AS
DEX
UND
W7-AS
.
184
VI.2
GRUNDLEGENDE
EIGENSCHAFTEN
DER
RANDSCHICHTFLUKTUATIONEN
AN
W7-AS
.
185
VI.2.1
POLOIDALE
KORRELATION
.
186
VI.2.
2
KORRELATION
ZWISCHEN
FLOATING
POTENTIAL
UND
LONENSAETTIGUNGSSTROM
186
VI.2.3
RADIALE
PROFILE
DES
FLOATING
POTENTIALS,
DES
LONENSAETTIGUNGSSTROMS
UND
DER
FLUKTUATIONSPARAMETER
.
187
VI.3
ABHAENGIGKEIT
DER
RANDSCHICHTFLUKTUATIONEN
AN
W7-AS
VON
DEN
ENTLA
DUNGSBEDINGUNGEN
.
194
VI.3.1
VARIATION
DER
PLASMADICHTE
.
194
VI.3.2
VARIATION
DER
MAGNETFELDSTAERKE
.
196
VII
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
UND
AUSBLICK
198
A
TEILCHEN
UND
WAERMEFLUSSDICHTE
UND
ELEKTRISCHE
STROMDICHTE
DURCH
DIE
ELEKTROSTATISCHE
SCHICHT
202
B
BESTIMMUNG
CHARAKTERISTISCHER
PARAMETER
DER
FLUKTUATIONEN
206
B.L
GRUNDSAETZLICHE
BEMERKUNGEN
ZUR
VORGEHENSWEISE
.
206
B.2
WAHL
EINER
GEEIGNETEN
FITFUNKTION
.
207
B.2.1
NOTWENDIGE
BESTANDTEILE
DER
FITFUNKTION
.
207
B.2.
2
BERUECKSICHTIGUNG
VON
OFFSET
UND
RAUSCHEN
.
207
B.2.
3
WAHL
UND
EIGNUNG
DER
FITFUNKTION
FUER
DIE
KORRELATIONSFUNKTIONEN
EINER
EINZELNEN
MESSGROESSE
.
208
B.2.
4
SCHWIERIGKEITEN
BEI
DER
BESTIMMUNG
DER
FITPARAMETER
.
209
B.2.
5
FEHLERABSCHAETZUNGEN
.
210
B.3
FITFUNKTION
FUER
DIE
KORRELATIONSFUNKTIONEN
ZWISCHEN
FLOATING
POTENTIAL
UND
LONENSAETTIGUNGSSTROM
.
210
C
FORMELN
ZUM
NACHSCHLAGEN
212
C.L
VEKTORIDENTITAETEN
UND
DER
NABLA-OPERATOR
IN
ZYLINDERKOORDINATEN
.
.
.
212
C.2
UMRECHNUNG
ZWISCHEN
DEN
YYNATUERLICHEN
EINHEITEN
"
DES
MODELLS
FUER
DIE
ABSCHAELSCHICHT
UND
SI-EINHEITEN
.
212
D
AUSFUEHRLICHE
HERLEITUNGEN
ZU
TEIL
IV
215
D.L
ELIMINATION
DER
KINETISCHEN
ENERGIE
AUS
DER
ENERGIEGLEICHUNG
.
215
D.2
LINEARISIERUNG
DES
SYSTEMS
DER
GESTOERTEN
BILANZGLEICHUNGEN
FUER
DICHTE,
TEMPERATUR
UND
ELEKTRISCHES
POTENTIAL
.
216
D.3
EINZELTERME
DER
INTEGRIERTEN
ERHALTUNGSGLEICHUNGEN
IN
ZYLINDERKOORDINATEN
218
D.4
BERECHNUNG
DER
KOEFFIZIENTEN
DES
LINEAREN
GLEICHUNGSSYSTEMS
IV.32
.
.
.
220
D.5
VEREINFACHUNG
DER
KOEFFIZIENTEN
DES
LINEAREN
GLEICHUNGSSYSTEMS
IV.32
.
221
D.6
STABILITAETSBEDINGUNGEN
FUER
DIE
IN
ABSCHNITT
IV.3.2
DISKUTIERTEN
GRENZFAELLE
223
D.7
KOEFFIZIENTEN
DES
LINEAREN
GLEICHUNGSSYSTEMS
IV.32
UNTER
BERUECKSICHTI
GUNG
EINER
EFFEKTIVEN
DIFFUSION
.
225
D.8
GLEICHGEWICHT
IN
DER
ABSCHAELSCHICHT
MIT
ANOMALER
DIFFUSION
.
227
V
E
FITFUNKTIONEN
FUER
DEN
VERGLEICH
ZWISCHEN
MODELL
UND
EXPERIMENT
229
E.L
FIT
FUER
DIE
TEMPERATUR
.
229
E.2
FIT
FUER
DAS
VERHAELTNIS
VON
ELEKTRONEN
ZU
LONENSTROM
AUF
DIE
PRALLPLATTEN
229
E.3
FITS
FUER
DIE
ABFALLAENGEN
VON
DICHTE
UND
DRUCK
.
232
E.4
UEBERPRUEFUNG
UND
KORREKTUR
DER
FITFORMELN
.
233
E.5
RADIALE
POSITION
DER
MESSDATEN
.
237
LITERATURVERZEICHNIS
238
STICHWORT
UND
SYMBOLVERZEICHNIS
247
DANKSAGUNG
256
VI |
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