Численные коды

ITCS

Монте-Карло транспортный код для моделирования динамики быстрых ионов МСFIT (Monte-Carlo Fast Ion Transport Code) включает в себя различные модули, которые используют теорию парных кулоновских столкновений и уравнения классической магнитной гидродинамики. В настоящее время код MCFIT наиболее полно описывает транспорт быстрых ионов, является основным инструментом для 3D-моделирования удержания быстрых ионов в открытой магнитной ловушке с атомарной инжекцией и входит в качестве центрального модуля в Интегрированную систему транспортных кодов (ITCS – Integrated Transport Code System), которая разрабатывалась совместно с коллегами из Исследовательского центра Дрезден-Россендорф (HZDR), Германия. ITCS используется для детального 3D-моделирования параметров плазмы в установке ГДЛ и схожих с ней открытых ловушках.

Основная схема кода MCFIT – стандартная для метода Монте-Карло: генерируются статистически независимые истории быстрых частиц, в процессе чего подсчитывание результатов производится путем суммирования вкладов в хорошо определенные оценочные значения для каждой интересующей нас величины. После моделирования N историй частиц конечный результат для каждой величины вычисляется как среднее со статистической ошибкой результата, рассчитанной по среднеквадратичным отклонениям. Очевидно, что сходимость метода N−12 . Транспортный код позволяет подсчитать большое разнообразие величин. Результат расчета представляет собой базу данных интересующих нас величин в виде дискретного распределения на сетке фазового пространства, определенного пользователем через последовательность временных интервалов. Основные из них: энергосодержание быстрых ионов, захваченная мощность нейтральных пучков, мощность перезарядных потерь, мощность торможения на электронах, пространственное распределение реакций ядерного синтеза (D-D и D-T) , поток нейтронов в заданные участки пространства ("детекторы"), функции распределения быстрых ионов по энергиям и питч-углам в магнитной силовой трубке, определяемой радиальным разбиением в центральной плоскости ГДЛ.

DOL

Код DOL предназначен для описания нестационарных плазменных процессов в осесимметричных открытых ловушках. Основной особенностью DOL является использование баунс--усреднения для учёта зависимости параметров плазмы от координаты вдоль оси установки. Кроме того, важными являются возможность расчёта интеграла столкновений для вычисления вида функции распределения быстрых ионов с использованием немаксвелловской рассеивающей функции и возможность расчёта продольных потоков частиц и энергии фоновой плазмы в режимах удержания с длиной свободного пробега частиц порядка длины установки.

Математическую задачу, лежащую в основе кода DOL, можно разделить на следующие основные компоненты:

• Решение баунс--усредненного кинетического уравнения для популяции быстрых частиц, создаваемых с помощью нагревных инжекторов
• Решение уравнений баланса частиц и энергии фоновой плазмы
• Решение кинетического уравнения для функции распределения нейтральных частиц
• Вычисление интенсивности термоядерных реакций в установке

Более подробное описание кода DOL можно найти здесь