Raziskovalni projekti so (so)financirani s strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost
- Članica UL: UL Fakulteta za strojništvo
- Šifra projekta: NC-0014
- Naslov: Modeliranje za termični nadzor komponent v stiku s plazmo (PFCs) fuzijskih reaktorjev
- Trajanje: 01.03.2020 – 28.02.2022
- Letni obseg: 0,78 FTE
- Vodja: prof. dr. Božidar Šarler
- Veda: Tehniške vede
- Sodelujoče RO: Povezava
- Sestava projektne skupine: Povezava
- Bibliografske reference: Povezava
Vsebinski opis projekta
Cilj projekta je je bil pridobiti boljši termični nadzor komponent, ki so v stiku s plazmo (PFC-ji) v fuzijskih reaktorjih s pomočjo numeričnih simulacij. Cilj tovrstnih simulacij je bil pridobiti temperature na površinah komponent v stiku s plazmo, kar pa je zelo zahteven proces zaradi močno odbojnega in sevalnega okolja. Dolgoročni cilj tovrstnih raziskav in simulacije je priprava digitalnega dvojčka, ki se lahko primerja z vsemi dejanskimi procesi, ki vplivajo na temperaturo PFC-jev.
Faze projekta in njihova realizacija
1. leto: Modeliranje opazovanih termičnih pojavov temelji na kodah za sledenje magnetnim silnicam, s katerimi lahko izračunamo toplotne tokove na plazmi izpostevljenih komponentah za določen scenarij plazme. Delo na bilateralnem projektu je omogočilo primerjavo dveh različnih kod (SMARDDA in PFCFLUX), kjer je bilo ugotovljeno nekaj napak in omejitev pri uporabi obeh kod. Dodaten razvoj na tem področju je omogočil izboljšavo v vizualizaciji podatkov in zmanjšanje računskega časa.
2. leto: Simulacija infrardečih slik temelji na algoritmu sledenja žarkom, katerega osnova so metode Monte Carlo. Dve kodi sledenja žarkom sta bili primerjani (ANSYS-SPEOS in Raysect). ANSYS-SPEOS je robustna komercialna koda, a jo je težko implementirati in povezati z drugimi kodami in okoljem, potrebnim za modeliranje celotne termične scene, kot je npr. odprtokodno okolje SMITER. Raysect je odprtokodna Python knjižnica, ki vsebuje algoritme sledenja žarkom. Prve primerjave med obema kodama so pokazale, da Raysect potrebuje dodaten razvoj za modeliranje infrardečih slik.
Realizacija:
Opravljeno delo je bilo objavljeno v različnih revijah in predstavljeno na različnih konferencah. Seznam relevantnih objav je priložen spodaj:
[1] [L. Kos, R.A. Pitts, G. Simič, M. Brank, H. Anand, W. Arter, SMITER: A field-line tracing environment for ITER, Fusion Engineering and Design,Volume 146, Part B,2019, Pages 1796-1800, ISSN 0920-3796, https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2019.03.037.
[2] Brank M. et al., Assessment of Power Deposition on Plasma Facing Components Inside WEST Tokamak With the Use of Field Line Tracing, NENE Conference 2021 Proceedings, to be published.
[3] Brank M. et al., Thermal Modelling of ITER First Wall, NENE Conference 2019 Proceedings.
[4] Aumeunier M-H et al, Infrared thermography in metallic environments of WEST and ASDEX Upgrade, Nuclear Materials and Energy, 26, 100879, 2021.
[5] Talatizi, C. et al., Inverse Radiation Problem with Infrared Images to Monitor Plasma-Facing Components Temperature in Metallic Fusion Devices. Fusion Engineering and Design, https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2020.111867.