PS12: แบบจำลองการทำนายผลอุณหภูมิบริเวณ Pedestal สำหรับ Type III ELMy H-mode พลาสมา
* วรรณภา บัวงาม 1 , สุจินต์ สุวรรณะ 2, ธวัชชัย อ่อนจันทร์ 2, นพพร พูลยรัตน์ 3 และรพพน พิชา 4
1 ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล E-Mail: pukpuinaruk@hotmail.com
2 หน่วยวิจัยพลาสมาและฟิวชัน สถาบันเทคโนโลยีนานาชาติสิรินธร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์
3 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ คลองหลวง ปทุมธานี 12120
4 สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์กรมหาชน) จตุจักร กทม. 10900
บทคัดย่อ
การเพิ่มประสิทธิภาพของพลาสมาภายในเครื่องปฏิกรณ์โทคาแมคนั้น วิธีการที่ปฏิบัติคือ การทำให้พลาสมาเข้าไปสู่สภาวะ ประสิทธิภาพสูงหรือที่เรียกว่า H -mode (High confinement mode) โดยเกิดจากการสร้างความต่างของความดันที่สูงกว่า ปรกติในบริเวณเพเดสทอล ในการทำนายเงื่อนไขที่บริเวณส่วนบนสุดของเพเดสทอล มีความสำคัญต่อการสร้างแบบจำลอง ในทางทฤษฎีรวมถึงการทดลอง ดังนั้นในงานนี้ คณะทำงานได้พัฒนาแบบจำลองใหม่ขึ้นมาสองแนวทาง เพื่อใช้ทำนาย อุณหภูมิที่บริเวณส่วนบนสุด ของเพเดสทอลในพลาสมาสภาวะประสิทธิภาพสูงแบบมีความไม่เสถียรที่ขอบชนิดที่ 3 แนวทาง ที่หนึ่งอยู่บนพื้นฐานของทฤษฎี ด้วยการคำนวณพลังงานความร้อนในบริเวณเพเดสทอลและการใช้ scaling law ของการ กักเก็บพลังงาน (energy confinement ) ส่วนแนวทางที่สองอยู่บนพื้นฐานของการทดลองโดยใช้ scaling law กับ พารามิเตอร์ที่ควบคุมพลาสมา เช่น กระแสพลาสมา สนามแม่เหล็ก และกำลังความร้อน ถูกนำมาใช้เพื่อพัฒนาแบบจำลองนี้ แบบจำลองใหม่ทั้งสองนี้จะถูกนำไปทดสอบด้วยวิธีทางสถิติ เช่น ค่าความผิดพลาดรากที่สองของค่าเฉลี่ยกำลังสอง (Root Mean Square) (RMSE ) และ ค่าออฟเซท (offset value) กับข้อมูลในฐานข้อมูลเพเดสทอลระดับนานาชาติ (Pedestal International Database) ซึ่งพบว่าแบบจำลองแรกที่อยู่บนพื้นฐานของทฤษฎี สามารถทำนายอุณหภูมิของ pedestal โดยมี ค่า RMSE อยู่ระหว่าง 30-40% และ scaling law ของ IPB98 (y,3 ) จะให้ค่า RMSE ที่ดีที่สุดโดยมีค่า 30.4% ส่วน แบบจำลองที่สองสามารถทำนายอุณหภูมิของ pedestal โดยมีค่า RMSE เท่ากับ 25.9%
คำสำคัญ : พลาสมา เพเดสทอล สภาวะประสิทธิภาพสูงแบบมีความไม่เสถียรที่ขอบชนิดที่ 3 แบบจำลองแบบจำลอง
PS12: Pedestal Temperature Model for Type III ELMy H-mode Plasma
W. Buangam 1, S. Suwanna 2 , T. Onjun 2, N. Poolyarat 3 , and R. Picha 4
1 Department of Physics, Mahidol University, Bangkok, Thailand
2 Sirindhorn International Institute of Technology, Thammasat University, Pathumthani, Thailand
3 Department of Physics, Thammasat University, Pathumthani, Thailand
4 Thailand Institute of Nuclear Technology, Bangkok, Thailand
Abstract
It is widely known that the improved performance of H-mode plasma results mainly from the formation of the pedestal, which is a narrow region of strong pressure gradient near the edge of plasma. A predictive capability for the conditions at the top of the pedestal is important, especially for predictive simulations of future experiments. New models for predicting the temperature values at the top of the pedestal for type III ELMy H-mode plasma are developed by using two different approaches: a theory-based approach and an empirical approach. For a theory-based approach, a model is developed based on the calculation of thermal energy in the pedestal region and on accepted scaling laws of energy confinement time. For an empirical model, a scaling law for pedestal temperature in terms of plasma controlled parameters, such as plasma current, magnetic field, heating power, is deduced from experimental data. Predictions from these models are compared with experimental data from the Pedestal International Database. Statistical quantities, such as root-mean square errors (RMSE) and offset values, are computed to quantify the predictive capability of the models. It is found that the theory-based model predicts the pedestal temperature values moderately well yielding RMSE between 30% and 42%. The IPB98(y,3) scaling law yields with best agreement with RMSE of 30.4%. The empirical model predicts the pedestal temperature value with better agreement, yielding RMSE of 25.9%.
Keywords: Plasma, Pedestal, Type III ELMy H-mode, Model |
