ENGINEERINGNET -- Nederlands natuurkundig ingenieur Hugo van den Brand heeft een van de drie prestigieuze Shell Afstudeerprijzen voor Natuurkunde in de wacht gesleept.
Hugo van den Brand werkte in zijn afstudeerproject aan een belangrijk en actueel probleem voor het internationale kernfusieproject ITER, dat in aanbouw is in Zuid-Frankrijk. In het plasma van ITER kunnen instabiliteiten ontstaan die het plasma snel laten afkoelen (zogenaamde Neoclassical Tearing Modes, NTM’s).
Een gespecialiseerd detectiesysteem (Electron Cyclotron Emission - ECE) moet deze NTM's op tijd opsporen. Met gerichte microgolfstraling (Electron Cyclotron Resonant Heating - ECRH) kan de instabiliteit volledig worden onderdrukt.
Hugo's afstudeeropdracht was het helder krijgen van de criteria voor het ECE-detectiesysteem. De bestaande specificaties van het ITER-team bleken onvoldoende, omdat die wel de NTM-stabilisatie beschreven maar niet de tijd waarbinnen die stabilisatie gerealiseerd moet zijn.
Van den Brand ontwierp eerst een rekenmodel voor zowel de stabilisatie van NTM's als hun effect op het plasma. Het bleek cruciaal om de NTM te stabiliseren vóór die de rotatie van het plasma stillegt. Daarna is de verstoring niet meer te beteugelen met microgolfstraling en dreigt het plasma te doven.
Vervolgens kon Hugo zich wijden aan zijn eigenlijke opdracht: analyseren hoe een ECE-detectiesysteem op tijd een NTM-verstoring kan detecteren en lokaliseren.
Daarvoor nam hij een wat ouder computerprogramma voor ECE-berekeningen volledig op de schop en breidde hij het uit met een model voor de NTM-instabiliteit. Het uiteindelijke resultaat is een rekenmodel dat het hele systeem van het plasma en de meet- en regelapparatuur kan simuleren.
Met zijn model heeft Hugo afgeleid aan welke eisen het ECE detectiesysteem moet voldoen om de NTM’s snel en nauwkeurig genoeg op te sporen.
(KV)
