Fuusioalfojen käyttäytyminen 'advanced scenario'-plasmoissa

Fuusiossa syntyvien 3.5 MeV alfa-hiukkasten riittävä koossapito on erittäin tärkeää plasman kuumennuksen kannalta. Jotta fuusioreaktori voisi olla energiatehokas, alfojen on luovutettava suurin osa energiastaan taustaplasmalle ennen karkaamistaan plasmasta. Fuusioalfojen ratojen leveydet ovat samaa suuruusluokkaa kuin plasman koko ja kääntäen verrannollisia poloidaalisen magneettikentän suuruuteen. Koska poloidaalinen magneettikenttä puolestaan luodaan toroidaalisen plasmavirran avulla, a- hiukkasten koossapito on erityisen ongelmallista suorituskyvyltään optimoiduissa 'advanced scenario'-plasmoissa. Niille ominainen sisäosien kuljetusvalli luodaan tyypillisesti lähes olemattomalla toroidaalisella virralla plasman keskustassa. Alfa-hiukkasten tehodepositiota ja häviöitä JET:n H-moodi- ja optimoiduissa plasmoissa tutkittiin seuraamalla hiukkasten ratoja niiden johtokeskuksen liikettä mallintavalla ASCOT-koodilla. Alfa-hiukkasten suorien ratahäviöiden todettiin olevan huomattavasti suuremmat optimoidussa plasmassa verrattuna tavallisiin H-moodiplasmoihin. Tämä näyttäisi tekevän tyhjäksi optimoiduissa plasmoissa termisten hiukkasten paremmalla koossapidolla saavutettavan hyödyn. Erilaisten H-moodiplasmojen tulokset antavat kuitenkin vihjeitä siitä, että häviöitä voidaan vähentää kasvattamalla plasmavirtaa. Tehodepositio H-moodilasmoissa oli symmetristä ja magneettisen akselin läheisyyteen keskittynyttä. Optimoidussa plasmassa tehodeposition puolestaan havaittiin levittäytyvän laajemmalle alueelle johtuen erikoisen vuopintarakenteen aiheuttamista hiukkasradoista. Magneettisten akseleiden läheisyyteen sijoittuneiden maksimien lisäksi optimoidun plasman tehodepositiojakaumassa havaittiin runsaasti muun muassa stagnaatiopisteistä ja niitä kiertävistä perunaradoista johtuvaa hienorakennetta. Simulaatioiden lisäksi työssä kehitettiin uusi testihiukkasten alkusijoittelurutiini ASCOT:iin. Sen tarkoituksena on mahdollistaa hiukkasten kattavampi alkusijoittelu erityisesti plasmoille, joilla on monimutkainen magneettinen vuopintarakenne. Uuden alkusijoittelun todettiin toistavan tarkasti vanhat tulokset H-moodiplasmoille ja tuottavan fysikaalisesti uskottavampia tuloksia haastavammalle optimoidulle plasmalle