Metodología de estimación del área de alcanzabilidad de la forma del plasma en tokamaks en forma de D
Autores: Mitrishkin, Yuri V.; Kruzhkov, Valerii I.; Korenev, Pavel S.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Plasma
Tokamak
Control
Estimation
Region
Methodology
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Este documento sugiere y desarrolla una nueva metodología de estimación para una región de alcanzabilidad multivariable de una forma de separatrix de plasma en la fase del divertor de una descarga de plasma en tokamaks en forma de D. La metodología se aplica a un tokamak esférico Globus-M/M2, incluyendo la estimación de una región de controlabilidad de una posición de plasma vertical inestable basada en datos experimentales. Una evaluación de la región de controlabilidad y la región de alcanzabilidad del plasma es importante para el diseño de las bobinas del campo poloidal del tokamak y la síntesis de un sistema de control magnético del plasma. Al diseñar un tokamak en forma de D, es necesario evitar la pequeña región de controlabilidad del plasma verticalmente inestable, ya que dichos casos ocurren en la práctica con un voltaje restringido en una bobina del campo de horizonte. Para hacer que las estimaciones mencionadas anteriormente sean robustas, se diseñaron controladores PID para el control de la posición del plasma vertical y horizontal utilizando el enfoque de Teoría de Retroalimentación Cuantitativa, que estabiliza el sistema y proporciona índices de control satisfactorios (márgenes de estabilidad, tiempo de ajuste, sobrepaso) durante las descargas de plasma. Los controladores se probaron en una serie de modelos de plasma y modelos no lineales de inversores de corriente en modo de auto-oscilación como actuadores para el control de la posición del plasma. Las estimaciones se realizaron en estos modelos, teniendo en cuenta limitaciones en las acciones de control, es decir, voltajes en las bobinas del campo poloidal. Esta investigación es el primer paso en el diseño del sistema de control de retroalimentación de la forma del plasma para la operación del tokamak esférico Globus-M2. La metodología desarrollada puede ser utilizada en el diseño de sistemas de bobinas de campo poloidal en proyectos de tokamak para evitar regiones débiles de alcanzabilidad y controlabilidad en el control magnético del plasma. Se encontró que hay una fuerte influencia cruzada de las corrientes de las bobinas del FP y la corriente de CC en la forma del plasma; por lo tanto, estas bobinas deben usarse para controlar la forma del plasma simultáneamente.
Descripción
Este documento sugiere y desarrolla una nueva metodología de estimación para una región de alcanzabilidad multivariable de una forma de separatrix de plasma en la fase del divertor de una descarga de plasma en tokamaks en forma de D. La metodología se aplica a un tokamak esférico Globus-M/M2, incluyendo la estimación de una región de controlabilidad de una posición de plasma vertical inestable basada en datos experimentales. Una evaluación de la región de controlabilidad y la región de alcanzabilidad del plasma es importante para el diseño de las bobinas del campo poloidal del tokamak y la síntesis de un sistema de control magnético del plasma. Al diseñar un tokamak en forma de D, es necesario evitar la pequeña región de controlabilidad del plasma verticalmente inestable, ya que dichos casos ocurren en la práctica con un voltaje restringido en una bobina del campo de horizonte. Para hacer que las estimaciones mencionadas anteriormente sean robustas, se diseñaron controladores PID para el control de la posición del plasma vertical y horizontal utilizando el enfoque de Teoría de Retroalimentación Cuantitativa, que estabiliza el sistema y proporciona índices de control satisfactorios (márgenes de estabilidad, tiempo de ajuste, sobrepaso) durante las descargas de plasma. Los controladores se probaron en una serie de modelos de plasma y modelos no lineales de inversores de corriente en modo de auto-oscilación como actuadores para el control de la posición del plasma. Las estimaciones se realizaron en estos modelos, teniendo en cuenta limitaciones en las acciones de control, es decir, voltajes en las bobinas del campo poloidal. Esta investigación es el primer paso en el diseño del sistema de control de retroalimentación de la forma del plasma para la operación del tokamak esférico Globus-M2. La metodología desarrollada puede ser utilizada en el diseño de sistemas de bobinas de campo poloidal en proyectos de tokamak para evitar regiones débiles de alcanzabilidad y controlabilidad en el control magnético del plasma. Se encontró que hay una fuerte influencia cruzada de las corrientes de las bobinas del FP y la corriente de CC en la forma del plasma; por lo tanto, estas bobinas deben usarse para controlar la forma del plasma simultáneamente.