Διάδοση ραδιοκυμάτων σε αντιδραστήρα θερμοπυρηνικής σύντηξης (tokamak) παρουσία τυρβώδων ροών

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της διάδοσης ραδιοκυμάτων σε αντιδραστήρα θερμοπυρηνικής σύντηξης (tokamak). Στην εισαγωγή γίνεται αναφορά στις κύριες διεργασίες που λαμβάνουν διεργασία σε ένα τέτοιο αντιδραστήρα, και παρουσιάζεται συνοπτικά η λειτουργία του. Επίσης, γίνεται συνοπτική αναφορά σε κάποια από τα υπάρχοντα πειραματικά κέντρα θερμοπυρηνικής σύντηξης. Στο κεφάλαιο 2, ο κύριος όγκος της δουλειάς ήταν η ανάπτυξη μίας βελτιωμένης μεθόδου ομογενοποίησης του πλάσματος ως ηλεκτρομαγνητικό υλικό. Πρόκειται για εύρεση ενός ισοδύναμου ομογενούς υλικού στο οποίο ο διηλεκτρικός τανυστής είναι ισοδύναμος με του πλάσματος, ως ανομοιογενές υλικό. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε είχε λιγότερους περιορισμούς, ειδικά όσον αφορά το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας σε σχέση με το μέγεθος των ανομοιογενειών στο πλάσμα. Οι παλαιότερες μέθοδοι δεν επαρκούσαν για την μελέτη μαγνητισμένου πλάσματος σε tokamak, καθώς γινόταν η υπόθεση ότι ήταν πολύ μεγαλύτερο το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας από τη διάσταση της ανομοιογένειας. Επίσης, παρουσιάζεται μία διαφορετική μέθοδος ομογενοποίησης, η οποία έχει εφαρμογή σε περιοδικά μέσα. Χρησιμοποιεί το γεγονός ότι οι λύσεις των εξισώσεων Maxwell από μία στοιχειώδη δομή (που επαναλαμβανόμενη κατασκευάζει τη δομή του μέσου), συγκλίνουν στη λύση για όλο το υλικό, μέσω ενός διαφορετικού ορισμού σύγκλισης. Στο κεφάλαιο 3, αναλύθηκε μικροσκοπικά η σχέση διασποράς μαγνητισμένου πλάσματος για ηλεκτρομαγνητικά κύματα, κάτι που είχε γίνει σε παλαιότερες δουλειές μόνο στην ηλεκτροστατική περίπτωση. Καταλήξαμε σε ένα σύστημα ολοκληροδιαφορικών εξισώσεων που μπορεί να παράξει χρήσιμες πληροφορίες για την σχέση διασποράς του πλάσματος και την συνάρτηση κατανομής, και σε χρήσιμα συμπεράσματα σε σχέση με τις διαφορές με την ηλεκτροστατική περίπτωση. Στον επίλογο παρουσιάζονται μελλοντικά ερευνητικά θέματα (με μία αναφορά και στη χρήση της μηχανικής μάθησης προς περαιτέρω έλεγχο θεωρητικών μοντέλων), και ανοιχτά ζητήματα όσον αφορά την παρούσα δουλειά.