Romero Rodríguez, Michel (2022) Desarrollo de un software de código abierto para el estudio de fenómenos de transporte en reactores de fusión / Development of open-source software for the study of transport phenomena in fusion reactors. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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| PDF (Tesis) Español 2451Kb |
Resumen en español
El trabajo realizado durante esta tesis de maestría surge de la necesidad de estudiar la dinámica de partículas supratérmicas en reactores de fusión, tales como las provenientes de inyecciones de haces neutros o productos de la fusión. Para abordar problemas de este tipo, en trabajos pasados en la sección de Fusión Nuclear y Física de Plasmas del Centro Atómico Bariloche se desarrolló el código FOCUS. FOCUS es un código que permite simular la ´orbita completa de partículas cargadas en plasmas magnetizados utilizando placas gráficas para paralelizar los cálculos. Sin embargo, en esta tesis de maestría se ha desarrollado una mejora de FOCUS, denominada FOCUS-U, que incluye rutinas para leer ficheros de entrada comúnmente utilizados en la investigación de tokamaks, como G-EQDSK, y mejoras en la forma en que se realizan los cálculos de interpolaciones con polinomios de Chebyshev. Se ha validado el código FOCUS-U mediante pruebas comunes como la conservación de la energía y el momento canónico asociado al ángulo toroidal. Además, se han comparando los resultados obtenidos con otros códigos estándares de la industria, como TRANSP y NUBEAM. FOCUS-U es código abierto y su desarrollo se enfoca en las buenas prácticas de programación y la documentación para facilitar su uso por otras personas y que puedan contribuir al mismo.
Resumen en inglés
The work carried out during this master’s thesis arises from the need to study the dynamics of suprathermal particles in fusion reactors, such as those coming from neutral beam injections or fusion products. To address problems of this kind, the FOCUS code was developed previously in the Nuclear Fusion and Plasma Physics section of the Bariloche Atomic Center. FOCUS code solves the full orbit of charged particles inside magnetized plasmas using graphics cards to parallelize calculations. However, in this master’s thesis, an upgrade of FOCUS has been developed, called FOCUS-U, which includes routines for reading input files commonly used in tokamak research, such as G-EQDSK, and improvements in the way calculations of interpolations with Chebyshev polynomials are performed. FOCUS-U has been validated using common tests such as the conservation of energy and the canonical momentum associated with the toroidal angle. In addition, the results obtained have been compared with those of other industry standard codes such as TRANSP and NUBEAM. FOCUS-U is open source and its development focuses on good programming practices and documentation to make it easy for others to use and contribute to it.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ciencias Físicas) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Simulation; Simulación; [Nuclear fusion; Fusión nuclear;[ Plasma physics; Física de plasma; Tokamak] |
| Referencias: | [1] Huba, J. D. NRL plasma formulary, tomo 6790. Naval Research Laboratory, 2009. 1, 19 [2] Moraga, F. J., Taleyarkhan, R. P., Lahey Jr, R. T., Bonetto, F. J. Role of veryhigh-frequency excitation in single-bubble sonoluminescence. Physical Review E, 62 (2), 2233, 2000. 4 [3] Barbaglia, M., Florido, P., Mayer, R., Bonetto, F. Experimental determination of the possible deuterium-deuterium fusion reaction originated in a single cavitation bubble luminescence system using CDCL3 and D2O, 2003. 4 [4] García-Muñoz, M., Martin, P., Fahrbach, H.-U., Gobbin, M., Gunter, S., Maraschek, M., et al. Ntm induced fast ion losses in asdex upgrade. Nuclear fusion, 47 (7), L10, 2007. 6 [5] Pankin, A., McCune, D., Andre, R., Bateman, G., Kritz, A. The tokamak monte carlo fast ion module nubeam in the national transport code collaboration library. Computer Physics Communications, 159 (3), 157–184, 2004. 6, 34 [6] Clauser, C. F., Farengo, R., Ferrari, H. E. Focus: A full-orbit cuda solver for particle simulations in magnetized plasmas. Computer Physics Communications, 234, 126–136, 2019. 7, 21, 28 [7] Wikimedia Commons. File:schematic-of-a-tokamak-chamber-and-magneticprofile. jpg — wikimedia commons, the free media repository, 2021. URL https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Schematic-of-a-tokamak-chamber-and-magnetic-profile.jpg&oldid=530391178, [Online; accessed 27-November-2021]. vii, 14 [8] Mc Carthy, P. Analytical solutions to the grad–shafranov equation for tokamak equilibrium with dissimilar source functions. Physics of Plasmas, 6 (9), 3554–3560, 1999. 15 [9] Krall, N., Trivelpiece, A., Kempton, J. Principles of Plasma Physics. International series in pure and applied physics. McGraw-Hill, 1973. URL https://books.google.com.ar/books?id=b0BRAAAAMAAJ. 18, 19 [10] Clauser, C. F. Dinámica de partículas alfa en plasmas magnetizados y el efecto de las colisiones en la interacci´on part´ıcula-plasma. Tesis Doctoral, 2018. 18, 21, 33 [11] IAEA AMDIS ALADDIN Database. URL https://www-amdis.iaea.org/ALADDIN/, [Online; accessed 28-November-2022]. 21 [12] Berland, J., Bogey, C., Bailly, C. Low-dissipation and low-dispersion fourth-order runge–kutta algorithm. Computers & Fluids, 35 (10), 1459–1463, 2006. 25 [13] Haber, I., Wagner, C., Boris, J., Dawson, J., Shanny, R., Boris, J. Proceedings of the fourth conference on numerical simulation of plasmas. Naval Research Laboratory, Washington, DC, 126, 1970. 25 [14] Qin, H., Zhang, S., Xiao, J., Liu, J., Sun, Y., Tang, W. M. Why is boris algorithm so good? Physics of Plasmas, 20 (8), 084503, 2013. 25 [15] Geqdsk format. URL https://fusion.gat.com/conferences/snowmass/ working/mfe/physics/p3/equilibria/g_eqdsk_s.pdf, [Online; accessed 30-November-2022]. 26 [16] Low level routines for reading and writing g-eqdsk files. URL https://github.com/freegsplasma/freegs/blob/master/freegs/_geqdsk.py, [Online; accessed 30-November-2022]. 26 [17] Documentaci´on de GACODE. URL https://gacode.io/input_gacode.html, [Online; accessed 28-November-2022]. 27 [18] Kramer, G., Budny, R., Bortolon, A., Fredrickson, E., Fu, G., Heidbrink, W., et al. A description of the full-particle-orbit-following spiral code for simulating fast-ion experiments in tokamaks. Plasma Physics and Controlled Fusion, 55 (2), 025013, 2013. 28 [19] Mason, J. C., Handscomb, D. C. Chebyshev polynomials. Chapman and Hall/CRC, 2002. 29, 31 |
| Materias: | Física > Física de plasma Física > Fusión nuclear |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Interacción de la radiación con la materia > Física nuclear y física de plasmas |
| Código ID: | 1168 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 04 Aug 2023 13:23 |
| Última Modificación: | 04 Aug 2023 13:23 |
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