Väitös teknillisen fysiikan alalta, DI Jari Varje

Fuusioenergia on lupaava energiantuotantomenetelmä, joka ei tuota merkittävästi hiilidioksidipäästöjä, ja polttoaineena käytettävät vedyn raskaiden isotooppien varannot ovat runsaat. Suurienergiset hiukkaset, kuten fuusioreaktioissa tuotteena syntyvät alfahiukkaset, ovat merkittävässä roolissa reaktorirelevanteissa plasmoissa. Ne kuumentavat plasmaa ja ylläpitävät fuusiopaloa, mutta saattavat myös vahingoittaa reaktorin rakenteita. Tässä työssä kehitettiin tokamak-tyyppisten fuusioreaktorien suurienergisten hiukkasten mallintamiseen käytettäviä työkaluja ja tutkittiin hiukkasten koossapitoa ja niiden rakenteille aiheuttamia kuormia seuraavan sukupolven ITER- ja DEMO-reaktoreissa.

Työn aikana kehitettiin uusi, rinnakkaislaskentaa tehokkaasti hyödyntävä mallinnuskoodiversio ASCOT5. Uusi versio lisäsi suorituskykyä merkittävästi uusimmilla supertietokoneilla sekä paransi koodin ylläpidettävyyttä ja laajennettavuutta. Lisäksi mallinnuskoodin tuloksia todennettiin vertaamalla niitä JET-koereaktorin kokeellisiin tuloksiin.

ITER-reaktorille tehdyt simulaatiot osoittivat, että reaktorin magneettisten häiriöiden ja erityisesti plasman vasteen huomioiminen on tärkeää, koska se vaikutti niin nopeiden hiukkasten häviöiden määrään kuin kuormiin reaktorin sisäseinällä. DEMO-reaktorille tutkittiin häviöiden herkkyyttä erilaisten rakenteiden magneettisille häiriöille, ja suunniteltu reaktorigeometria osoittautui kestäväksi nopeiden hiukkasten aiheuttaman tehokuorman kannalta.

Vastaväittäjä on professori Ambrogio Fasoli, EPFL SB – Swiss Plasma Center, Sveitsi

Kustos on professori Mathias Groth, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Väittelijän yhteystiedot: [email protected]

Väitöstilaisuus järjestetään kampuksella ja etäyhteydellä. Zoom-linkki

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston julkaisuarkiston verkkoriiputussivulla.

Elektroninen väitöskirja