Optimization of the plasma start-up of the Seville spherical tokamak (SMART)

Abstract

The SMall Aspect Ratio Tokamak (SMART) is currently being designed by the Plasma Science and Fusion Technology Group (PSFT) of the University of Seville. Therefore, several simulations and calculations regarding the di erent aspects of the reactor are needed. SMART is an experimental fusion reactor based on magnetic con nement, which has an aspect ratio (A) of >1.6, that classi es it as a spherical tokamak. Moreover, it has a central solenoid, which induces the toroidal electric eld to the plasma, two divertor coil sets and two poloidal eld coil sets. During this bachelor thesis simulations of the plasma startup in SMART has been carried out. A study optimizing the current of the solenoid and poloidal eld coils has been performed. Furthermore, an analysis of the suitable wall width for the outer, top and bottom walls studying the main parameters involved in the startup process such as the connection length (L) is conducted. Finally, the necessary electric eld to have a reliable breakdown is studied.

El grupo "Plasma Science and Fusion Technology Group" (PSFT) de la Universidad de Sevilla está actualmente diseñando el reactor de fusión "SMall Aspect Ratio Tokamak" (SMART). Por lo tanto, se necesitan gran cantidad de simulaciones y cálculos sobre los diferentes aspectos del reactor. La relación de aspecto (A) en SMART es de >1,6, lo que lo clasifica como un tokamak esférico. Además, tiene un solenoide central, que induce el campo eléctrico toroidal al plasma, dos pares de bobinas divertoras y dos pares de anillos de campo poloidal. A lo largo de este trabajo de fin de grado se llevan a cabo distintas simulaciones del arranque del plasma en SMART. Se hace a su vez un estudio para optimizar la corriente de las bobinas del solenoide y del campo poloidal. Asimismo, se realiza un análisis de sobre cuál es el grosor adecuado para las paredes exteriores, superiores e inferiores, estudiando los principales parámetros que intervienen en el proceso de arranque, como la longitud de la conexión (L). Por último, se estudiará el campo eléctrico necesario para tener un "breakdown" que sea fiable.