thesis

Bayesiaanse geïntegreerde bepaling van de effectieve ionaire lading via remstralings- en ladingsuitwisselingsspectroscopie in tokamakplasma's

Abstract

Dit doctoraatswerk is gekaderd in de ontwikkeling van gecontroleerde thermonucleaire fusie als een schone, veilige en nagenoeg onuitputtelijke energiebron. Het is geconcentreerd op magnetische opsluiting in de tokamakconfiguratie. In een eerste, experimenteel gedeelte werd een nieuwe diagnostiek ontwikkeld voor remstralingsspectroscopie in het zichtbare aan de TEXTOR-tokamak (Institut fuer Plasmaphysik, Forschungszentrum Juelich, Duitsland). De diagnostiek voorziet 24 zichtlijnen gekoppeld aan een gekoelde CCD-camera, waardoor de voordelen van zowel een relatief hoge tijdsresolutie als ruimtelijke resolutie worden gecombineerd. Emissiviteitsprofielen van remstraling kunnen gereconstrueerd worden door een Abel-inversie. De betrouwbaarheid van de gereconstrueerde profielen werd vergroot door Tikhonov- en Maximum Entropie-regularisatie. Op die manier kunnen samen met profielen van de elektrondichtheid en de elektrontemperatuur, profielen voor de effectieve ionaire lading Zeff afgeleid worden. Een nieuwe methode voor de relatieve calibratie van het systeem werd bedacht en getest, gebaseerd op de consistentievereiste van profielen onder een verandering van zichtgeometrie. In een tweede deel van het doctoraatswerk werd Bayesiaanse waarschijnlijkheidsrekening gebruikt met het oog op de oplossing van het aloude probleem van de incompatibiliteit van Zeff-schattingen afgeleid uit remstralingsspectroscopie enerzijds en uit de gewogen sommatie van individuele onzuiverheidsconcentraties verkregen door ladingsuitwisselingsspectroscopie (CXS) anderzijds. Een probabilistisch model werd opgezet dat metingen van zowel remstralingsspectroscopie als CXS integreert. Inherente statistische en systematische onzekerheden in de metingen werden op een behoorlijke manier in rekening gebracht. Hierdoor werd het mogelijk een meest waarschijnlijke waarde voor Zeff op de magnetische as af te leiden, die consistent is met beide sets metingen en met kleinere foutenmarges dan voordien. Het uiteindelijke doel is de betrouwbaarheid en robuustheid van Zeff-profielen te verbeteren over de volledige plasmadoorsnede, terwijl consistentheid met alle beschikbare ruwe metingen behouden blijft. Een gelijkaardige Bayesiaanse analyse kan toegepast worden op vele (sets van) fusiediagnostieken en dit heeft een aanzienlijk potentieel om in het fusieonderzoek de algemene consistentie en nauwkeurigheid van data te verbeteren

    Similar works