Free-Boundary Plasma Equilibrium Computation in Spherical Globus-M2 Tokamak by Means of the pyGSS Code

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The pyGSS code constructed for computation of free-boundary plasma equilibrium in spherical
Globus-M2 tokamak is described. Currents in the coils of the electromagnetic system, their coordinates,
plasma current, positions of the limiter and current-conducting wall, etc., are used as the input parameters.
Free parameters determining spatial distribution of equilibrium pressure and current density are selected in
the course of code execution in such a way that the results of reconstruction would agree with the experimental
measurements of the poloidal magnetic flux by means of toroidally closed loops. The results of computation
of equilibrium are compared with those obtained by means of other codes and experimentally measured
thermal plasma energy, position of the separatrix outer leg, the diamagnetic-loop signal, etc.

About the authors

E. O. Kiselev

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia; St. Petersburg, 195251 Russia

I. M. Balachenkov

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

N. N. Bakharev

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

V. I. Varfolomeev

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

V. K. Gusev

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

N. S. Zhiltsov

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

O. A. Zenkova

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia; St. Petersburg, 195251 Russia

A. A. Kavin

Efremov Institute of Electrophysical Apparatus

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 196641 Russia

G. S. Kurskiev

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 195251 Russia

V. B. Minaev

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

I. V. Miroshnikov

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

M. I. Patrov

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

Yu. V. Petrov

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

N. V. Sakharov

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

O. M. Skrekel

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

V. V. Solokha

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

A. Yu. Telnova

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

E. E. Tkachenko

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

V. A. Tokarev

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

E. A. Tukhmeneva

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

N. A. Khromov

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

P. B. Shchegolev

Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: nightkeo@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

References

  1. Shafranov V.D. // JETP. 1958. V. 33. P. 710.
  2. Grad H., Rubin H. // Proc. 2nd Int. Conf. on the Peaceful Uses of Atomics Energy. 1958. V. 31 P. 1901.
  3. Hawryluk R. // Course on Physics of Plasma Close to Thermonuclear Conditions. Varenna, Italy 1979.
  4. Pereverzev G.V., Yushmanov P.N. // IPP-Report. 2002. IPP 5/98.
  5. Dannert T., Jenko F. // Phys. Plasmas. 2005. V. 12. P. 072309.
  6. Peeters A.G., Camenen Y., Casson F.J., Hornsby W.A., Snodin A.P., Strintzi D., Szepesi G. // Computer Phys. Communications. 2009. V. 180. P. 2650.https://doi.org/10.1016/j.cpc.2009.07.001
  7. Luetjens H., Bondeson A., Sauter O. // Computer Phys. Communications. 1996. V. 97. P. 219.
  8. Lao L.L., John H. St., Stambaugh R.D., Kellman A.G., Pfeiffer W. // Nuclear Fusion. 1985. V. 25. P. 1611.
  9. Иванов А.А., Мартынов А.А., Медведев С.Ю., Пошехонов Ю.Ю., Коновалов С.В., Хайрутдинов Р.Р. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2014. Т. 37. В. 1.
  10. Jardin S.C., Pomphrey N., Delucia J. // J. Computational Phys. 1986. V. 66. P. 481.
  11. Masayoshi S., Lukash V., Khayrutdinov R., Neyatani Y. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2004. V. 46. P. 1581.
  12. Crotinger J., LoDestro L., Pearlstein L., Tarditi A., Cas-per T., Hooper E. // LLNL Report UCRL-ID126284, available from NTIS #PB2005-102154. 1997.
  13. Bonnin X., Dekeyser W., Pitts R., Coster D. // Plasma Fusion Res. 2016. V. 11. P. 1403102.
  14. Dudson B.D., Umansky M.V., Xu X.Q., Snyder P.B., Wilson H.R. // Commun. Comput. Phys. 2009. V. 180. P. 1467.
  15. Pankin A., McCune D., Andre R., Bateman G., Kritz A. // Computer Phys. Communications. 2004. V. 159. P. 157.
  16. Geiger B., Stagner L., Heidbrink W.W., Dux R., Fi-scher R., Fujiwara Y., Garcia A.V., Jacobsen A.S., Vuu-ren A. Jansen van, Karpushov A.N., Liu D., Schnei-der P.A., Sfiligoi I., Poloskei P.Zs., Weiland M. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2020. V. 62 P. 105008.
  17. https://github.com/D3DEnergetic/FIDASIM.
  18. Гусев В.К., Голант В.Е., Гусаков Е.З., Дьяченко В.В., Ирзак М.А., Минаев В.Б., Мухин Е.Е., Новохац-кий А.Н., Подушникова К.А., Раздобарин Г.Т., Сахаров Н.В., Трегубова Е.Н., Узлов В.С., Щербинин О.Н., Беляков В.А., Кавин А.А., Косцов Ю.А., Кузьмин Е.Г., Сойкин В.Ф., Кузнецов Е.А., Ягнов В.А. // ЖТФ. 1999. Т. 69. С. 58.
  19. Gusev V.K., Bakharev N.N., Belyakov V.A., Ber B.Y., Bondarchuk E.N., Bulanin V.V., Bykov A.S., Cherny-shev F.V., Demina E.V., Dyachenko V.V., Goncharov P.R., Gorodetsky A.E., Gusakov E.Z., Iblyaminova A.D., Iva-nov A.A., Irzak M.A., Kaveeva E.G., Khitrov S.A., Khokhlov M.V., Khromov N.A., Kolmogorov V.V., Kor-nev V.A., Krasnov S.V., Kurskiev G.S., Labusov A.N., Lepikhov S.A., Litunovsky N.V., Mazul I.V., Melnik A.D., Mikov V.V., Minaev V.B., Mineev A.B., Mironov M.I., Miroshnikov I.V., Mukhin E.E., Novokhatsky A.N., Ovsyannikov A.D., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Rozhansky V.A., Sakharov N.V., Saveliev A.N., Senichenkov I.Yu., Sergeev V.Yu., Shchegolev P.B., Shcherbi-nin O.N., Shikhovtsev I.V., Tanaev V.S., Tanchuk V.N., Tolstyakov S.Y., Varfolomeev V.I., Vekshina E.O., Voronin A.V., Voskoboinikov S.P., Wagner F., Yashin A.Y., Zadvitskiy G.V., Zakharov A.P., Zalavutdinov R.K., Zhi-lin E.G. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2015. V. 58. P. 014032.https://doi.org/10.1088/0029-5515/55/10/104016
  20. Minaev V.B., Gusev V.K., Sakharov N.V., Varfolomeev V.I., Bakharev N.N., Belyakov V.A., Bondarchuk E.N., Brunkov P.N., Chernyshev F.V., Davydenko V.I., Dyachen-ko V.V., Kavin A.A., Khitrov S.A., Khromov N.A., Kise-lev E.O., Konovalov A.N., Kornev V.A., Kurskiev G.S., Labusov A.N., Melnik A.D., Mineev A.B., Mironov M.I., Miroshnikov I.V., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Rozhan-sky V.A., Saveliev A.N., Senichenkov I.Yu., Shchego-lev P.B., Shcherbinin O.N., Shikhovtsev I.V., Sladkomedova A.D., Solokha V.V., Tanchuk V.N., Telnova A.Yu., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Zhilin E.G. // Nuclear Fusion. 2017. V. 57. P. 066047.https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa69e0
  21. Vasiliev V.I., Kostsov Yu.A., Lobanov K.M., Makaro-va L.P., Mineev A.B., Gusev V.K., Levin R.G., Petrov Yu.V., Sakharov N.V. // Nuclear Fusion. 1997. V. 46. P. S625.
  22. Jeon Y.M. // J. Korean Phys. Society. 2015. V. 67. P. 843. https://doi.org/10.3938/jkps.67.843
  23. https://github.com/freegs-plasma/freegs.
  24. Galkin S.A., Ivanov A.A., Medvedev S.Yu., Poshekhonov Yu.Yu. // Nuclear Fusion. 1997. V. 37. P. 1455.
  25. Курскиев Г.С., Жильцов, Коваль А.Н., Корнев А.Ф., Макаров А.М., Мухин Е.Е., Петров Ю.В., Саха-ров Н.В., Соловей В.А., Ткаченко Е.Е., Толстяков С.Ю., Чернаков П.В. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. С. 24.
  26. Zhiltsov N.S. 2022 submitted to Nuclear Fusion.
  27. Avdeeva G.F., Miroshnikov I.V., Bakharev N.N., Kurskiev G.S., Patrov M.I., Sergeev V.Yu., Schegolev P.B. // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 666. P. 012002.
  28. Larionova M.M., Miroshnikov I.V., Gusev V.K., Mina-ev V.B., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Schegolev P.B., Telnova A.Yu., Bakharev N.N. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1400. P. 077018.https://doi.org/10.1088/1742-6596/1400/7/077018
  29. Тельнова А.Ю., Мирошников И.В., Митранкова М.М., Бахарев Н.Н., Гусев В.К., Жильцов Н.С., Киселев Е.О., Курскиев Г.С., Минаев В.Б., Петров Ю.В., Саха-ров Н.В., Щеголев П.Б., Тюхменева Е.А. // Письма ЖТФ. 2021. Т. 47. С. 25.https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.09.50903.18618
  30. Petrov Yu.V., Gusev V.K., Sakharov N.V., Minaev V.B., Varfolomeev V.I., Dyachenko V.V., Balachenkov I.M., Bakharev N.N., Bondarchuk E.N., Bulanin V.V., Chernyshev F.V., Iliasova M.V., Kavin A.A., Khilkevitch E.M., Khromov N.A., Kiselev E.O., Konovalov A.N., Kor-nev V.A., Krikunov S.V., Kurskiev G.S., Melnik A.D., Miroshnikov I.V., Novokhatskii A.N., Zhiltsov N.S., Patrov M.I., Petrov A.V., Ponomarenko A.M., Shulyati-ev K.D., Shchegolev P.B., Shevelev A.E., Skrekel O.M., Telnova A.Yu., Tukhmeneva E.A., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Voronin A.V., Yashin A.Yu., Bagryansky P.A., Zhilin E.G., Goryainov V.A. // Nuclear Fusion. 2022. V. 62. P. 042009.https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac27c7
  31. Днестровский Ю.Н., Костомаров Д.П. Математическое моделирование плазмы // М., Наука, 1982.
  32. Sabbagh S.A., Kayeb S.M., Menardb J., Paolettia F., Bellb M., Bellb R.E., Bialeka J.M., Bitterb M., Fredricksonb E.D., Gatesb D.A., Glasserc A.H., Kugelb H., Laod L.L., LeBlancb B.P., Maingie R., Maquedac R.J., Mazzucatob E., Muellerb D., Onob M., Paulb S.F., Penge M., Skinnerb C.H., Stutmanf D., Wurdenc G.A., Zhua W., NSTX Research Team // Nuclear Fusion. 2001. V. 41. P.1601.
  33. Kreyszig E. Advanced Engineering Mathematics, 8th Edition. John Wiley & Sons, 1998.
  34. Tikhonov A.N., Arsenin V.Y. Solutions of Ill-posed Problems. Washington: Winston and Sons, 1977.
  35. Johnson J.L., Dalhed H.E., Greene J.M., Grimm R.C., Hsieh Y.Y., Jardin S.C., Manickam J., Okabayashi M., Storer R.G., Todd A.M.M., Voss D.E., Weimer K.E. // J. Comp. Phys. 1979. V. 32. P. 212.
  36. https://github.com/bayesian-optimization/BayesianOptimization.
  37. https://w3.pppl.gov/ntcc/TORAY/G_EQDSK.pdf.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (595KB)
3.

Download (96KB)
4.

Download (271KB)
5.

Download (121KB)
6.

Download (103KB)
7.

Download (47KB)
8.

Download (396KB)
9.

Download (593KB)
10.

Download (104KB)
11.

Download (183KB)
12.

Download (203KB)
13.

Download (479KB)
14.

Download (36KB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».