Füzyon reaktör tasarımları ve veri analizleri
Fusion reactor designs and data analysis
Yazar: ZAUR GADIRZADE
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM ONAY
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı / Enerji Kaynakları ve Yönetimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Elektrik enerjisi = Electrical energy ; Elektrofüzyon = Electrofusion ; Elektromanyetik enerji = Electromagnetic energy ; Füzyon enerjisi = Fusion energy ; Nükleer enerji = Nuclear energy

Özet:
Plazmadan gelen nötron emisyonunu ölçerek bir füzyon plazmasındaki yakıt iyonları döteryum (D) ve trityum (T)'nun çeşitli özellikleri hakkında bilgi edinmek mümkündür. Nötronlar, yakıt iyonları arasındaki füzyon reaksiyonlarında üretilir; bu, yayılan nötronların yoğunluğu ve enerji spektrumunun, bu iyonların yoğunlukları ve hız dağılımlarıyla ilişkili olduğu anlamına gelir.
Bu tez, füzyon nötron ölçümlerinden elde edilen verileri analiz etmek için farklı yöntemleri açıklamaktadır. Ana odak noktası, İngiltere'deki tokamak füzyon reaktörü JET'te toplanan verileri kullanan nötron spektrometrisi ölçümleridir. TOFOR uçuş süresi spektrometresi ve manyetik proton geri tepme (MPR) spektrometresi dahil olmak üzere JET'e birkaç nötron ölçümlerinin veri analizi yapılmışdır.
Çalışmanın bir kısmı, verilen yakıt iyonu dağılımlarından nötron spektrumlarının hesaplanması ile ilgilidir. D + T ve D + D reaksiyonları gibi ilgili füzyon reaksiyonlarının çoğu, son durumda iki parçacığa sahiptir, ancak üç parçacığın üretildiği örnekler de vardır, örn. T + T reaksiyonunda. Bu tezde hem iki hem de üç cisim reaksiyonları ele alınmıştır. Yakıt iyonlarının sonlu Larmor yarıçaplarını spektrum hesaplamasına dahil etmek için bir yöntem de geliştirilmiştir. Bu etkinin, nötr ışın enjeksiyonu (NBI) ile birlikte iyon siklotron rezonans ısıtmasını (ICRH) kullanan bir plazma senaryosu için ölçülen TOFOR spektrumunun şeklini önemli ölçüde etkilediği görülmektedir.
Nötron spektrumlarını hesaplama yeteneğini kullanarak, çeşitli plazma senaryoları için nötron emisyonunun farklı parametrik modellerini kurmak mümkündür. Bu tezde, bu tür modeller, NBI ile ısıtılan plazmalardaki yakıt iyon yoğunluğunu ve ICRH'li plazmalardaki hızlı D dağılımını tahmin etmek için kullanımışdır.

Abstract:
By measuring the neutron emission from the plasma, it is possible to obtain information about the various properties of the fuel ions deuterium (D) and tritium (T) in a fusion plasma. Neutrons are produced in fusion reactions between fuel ions; This means that the density and energy spectrum of the emitted neutrons are related to the densities and velocity distributions of these ions.
This thesis describes different methods for analyzing data from fusion neutron measurements. The main focus is on neutron spectrometry measurements using data collected at the tokamak fusion reactor JET in the UK. Several neutron spectrometers are installed on the JET, including the TOFOR time-of-flight spectrometer and the magnetic proton recoil (MPR) spectrometer.
Part of the work is concerned with computation of neutron spectra from given fuel ion distributions. Most of the related fusion reactions, such as D + T and D + D reactions, have two particles in the last case, but there are also examples where three particles are produced, e.g. In the T + T reaction. In this thesis, both two- and three-body reactions are considered. A method has also been developed to incorporate the finite Larmor radii of fuel ions into the spectrum calculation. This effect was found to significantly affect the shape of the measured TOFOR spectrum for a plasma scenario using ion cyclotron resonance heating (ICRH) combined with neutral beam injection (NBI).
Using the ability to calculate neutron spectra, it is possible to construct different parametric models of neutron emission for various plasma scenarios. In this thesis, such models are used to predict fuel ion density in plasmas heated with NBI and fast D distribution in plasmas with ICRH.