On the mechanism of RMP-driven pedestal transport and ELM suppression in KSTAR

학위논문 (박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 에너지시스템공학부, 2020. 8. 나용수.A tokamak is a torus device that uses a helical magnetic field to confine a hot plasma. It has been developed to produce controlled thermonuclear fusion power. For the ignition of fusion, high-performance plasma must be sustained for sufficient time. Plasma instability can cause a strong perturbation in the plasma and worsen the plasma confinement. Therefore, it is essential to understand and control the plasma instability. Edge Localized Modes (ELM) are rapid Magneto-hydrodynamics (MHD) events occurring at the edge region of tokamak plasmas, which can result in damages to the divertor plates. Various methods were developed to control ELM, and among them, the ELM suppression by resonant magnetic perturbation (RMP) showed promising results. Therefore, to fully suppress ELMs via RMP is of great interest to reach and sustain high-performance H-mode discharges. It was found that certain conditions must be met for the RMP-driven ELM crash suppression, so understanding its mechanism is crucial for reliable ELM control using RMP. This thesis addresses the effect of RMP on pedestal transport and the mechanism of RMP-driven ELM suppression. They are investigated with nonlinear reduced MHD simulations on KSTAR plasmas. First, I developed a numerical method to reconstruct accurate plasma equilibrium, which is an essential component for these state-of-the-art simulations. I employed theoretical models and numerical schemes to solve obstacles in kinetic equilibrium reconstruction. Second, the effect of RMP on pedestal transport is investigated. The numerical simulation shows that RMP forms the kink-peeling structure, the stochastic layer, and neoclassical toroidal viscosity (NTV). The convective and conductive radial fluxes from these responses increase the radial transport and result in the degradation of the pedestal. Finally, I successfully reproduce ELM suppression by RMP in agreement with experiments. One of the main conclusion of this work is that the ELM crash suppression is attributable not only to the degraded pedestal but also to direct a coupling between ELM and RMP-driven plasma response. The coupling effect 1) enhances the size of magnetic islands at the pedestal, reducing the instability source by further pedestal degradation, and 2) increases the spectral transfer between edge harmonics preventing catastrophic growth and crash of the most unstable modes. Due to these effects, ELMs are non-linearly saturated, and the peeling-ballooning mode activity persists during the suppression phase without a sharp mode crash. I discuss a condition to reinforce this coupling effect for ELM suppression. In summary, this thesis reveals the importance of plasma response and mode coupling to explain the RMP-driven pedestal transport and ELM suppression. In particular, it improves the previous understanding of the mechanism by discovering the contribution of nonlinear mode interaction on the ELM suppression mechanism. Based on this study, new insight and approach for ELM control are expected to be developed.플라즈마 경계 불안정성 (ELM) 은 토카막 플라즈마의 경계 페데스탈 영역에서 발생하는 급격한 MHD 불안정성으로, 토카막 내벽과 다이버터에 치명적인 손상을 입힐 수 있다. 따라서, 고성능 플라즈마 운전을 유지하고 핵융합 반응을 일으키기 위해서는 ELM을 억제하는 것이 필수적이다. 과거 실험 연구로부터 공명 자장 섭동 (RMP) 을 통해 ELM 억제가 가능하다는 것이 밝혀졌다. 그러나, RMP를 활용해 ELM을 제어하기 위해서는 특정 조건들이 반드시 충족되어야 하고, 이는 매우 좁은 작동 영역을 갖는다. 그러므로, 안정적인 ELM 제어를 위해서는 RMP-ELM 제어 메커니즘을 이해하는 것이 중요하다. 이 논문은 RMP 인가에 따른 페데스탈 영역의 플라즈마 수송 변화와 ELM 억제 메커니즘에 대한 MHD 기반 수치 연구를 다룬다. 첫째로, KSTAR 플라즈마 대상으로 비선형 MHD 시뮬레이션을 수행하는 데 필요한 고성능 플라즈마 구축 방법론을 개발하였다. 해당 평형 계산의 어려움을 해결하기 위해 이론적 모델과 여러 수치 기법들이 사용되며, 비선형 MHD 연구에 적합한 완성도 높은 플라즈마 평형이 도출되었다. 둘째로, RMP인가에 따른 MHD 기반의 페데스탈 수송 현상을 분석하였다. RMP에 의해 구동되는 뒤틀림-껍질 응답 (KPM) 및 확률적 수송 층이 발생한다. 해당 요소들로 인해 페데스탈 영역에서 대류, 전도성 및 신고전 (NTV) 플라즈마 수송을 증가하며 온도와 밀도 페데스탈의 기울기가 줄어드는 것을 설명하였다. KSTAR 실험에서 관측된 결과와의 비교를 통해 본 MHD 기반의 수송 연구 결과의 타당성을 일부분 확보하였으나, 실험 결과를 완전히 설명하기 위해서는 난류 수송과 같은 추가적인 물리 기작이 필요하다는 것이 확인되었다. 마지막으로, KSTAR 실험과 유사한 조건의 RMP 인가에 따른 ELM 억제 현상을 시뮬레이션 상에서 성공적으로 재현하였다. 이로부터 ELM 억제는 RMP에 의한 페데스탈 기울기의 감소뿐만 아니라 ELM과 RMP 간의 직접적인 상호작용에 기인하는 것을 밝혀냈다. 이때 상호작용의 효과는 1) 페데스탈 영역의 자장 섬 크기를 증가시켜 추가적인 페데스탈 기울기와 불안정성 발생 요소를 줄이고 2) ELM의 급격한 증가와 붕괴를 방지하는 불안정성 간의 에너지 이동을 증가시키는 것으로 확인되었다. 이와 같은 효과로 인해 ELM은 비선형적으로 포화 상태에 도달하게 되고 지속해서 억제될 수 있다. 추가로 본 연구는 ELM 억제를 위해 해당 RMP-ELM 간의 상호작용을 강화하는 플라즈마 조건을 논의하였다.1 Introduction 1 1.1 Tokamak 2 1.2 Edge localized mode 4 1.3 RMP-driven ELM suppression 7 1.4 Objectives and outline of this dissertation 9 2 Development of advanced equilibrium tool in KSTAR 11 2.1 Obstacles in KSTAR EFIT reconstruction 13 2.2 Improvement of EFIT constraints 14 2.2.1 Numerical compensation 14 2.2.2 Theoretical compensation 16 2.3 Kinetic EFIT reconstruction in KSTAR 20 2.3.1 GEFIT toolkit 20 2.3.2 Reference equilibrium 21 3 RMP-driven Plasma response 25 3.1 Numerical analysis tools 26 3.1.1 JOREK 26 3.1.2 ERGOS 30 3.1.3 Numerical modeling of RMP 31 3.2 Plasma response 33 3.2.1 Kink response 33 3.2.2 Tearing response 36 3.3 Increased pedestal transport 39 3.3.1 Kink-tearing response driven transport 41 3.3.2 NTV-driven transport 42 3.3.3 Limitation of applied modeling 48 4 RMP-driven ELM crash suppression 51 4.1 Numerical setup for analysis 52 4.1.1 Natural ELM simulation 52 4.1.2 Numerical modeling of RMP and PBM 56 4.2 ELM crash suppression 58 4.2.1 PBM suppression 58 4.2.2 Change in divertor heat flux 60 4.3 RMP and PBM coupling 62 4.3.1 Effect on the pedestal transport 62 4.3.2 Effect on the spectral transfer 66 4.4 RMP-driven PBM locking 75 4.4.1 Enhanced mode coupling by PBM locking 77 5 Conclusions and future work 82 초록 91Docto

Selector Device 를 위한 SixTe1-x 칼코제나이드 유리의 전기적 특성

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 공과대학 재료공학부, 2017. 8. 황철성.Due to the ongoing advancement in higher density memory technologies, selector devices have become critical components in emerging nonvolatile memories within a passive crossbar array structure. However, the current existing selector devices have been yet to fulfill all the performance requirements necessary for device implementation. The ovonic threshold switching (OTS) device is one of the promising candidates proposed as 3d-stackable selector device composed of chalcogenide material. In this work, silicon-tellurium binary system is investigated for an OTS selector application. Using triangular pulse measurements, the amorphous SixTe1-x (0.2≤ x≤0.48) based OTS devices demonstrated high switching speed (≤ 45ns) with low holding voltage (≤ 0.6V). The incorporation of Si in concentrations above 24 at. % decreased the OFF-state resistance owing to the favorable formation of Si2Te3 which is known for its hygroscopic nature. The Si-Te binary system was segregated into metallic Te atoms and amorphous SiOx wherein the formation of Te conductive filament was enhanced by increasing O and Si contents. No significant change in VT, VH, and td was observed with varying Si conc. possibly due to measured portion of the SixTe1-x film maintained the same in composition. The OTS behavior exhibited by the Si-Te system is speculated to be attributed by amorphous Te atoms that migrated between Te nanocrystalline clusters to create a conductive path.고집적 메모리 기술의 발전으로 인해, 선택소자(selector device)는 패시브 크로스바 어레이 구조 내에서 비휘발성 메모리의 중요한 구성 요소가 되었다. 그러나 현재의 선택소자는 아직 장치 구현에 필요한 모든 성능 요구 사항을 충족하지 못했다. ovonic threshold switching (OTS) device 는 칼코제나이드 물질로 구성된 3d-stackable selector 장치로 제안된 유망한 후보 중 하나이다. 본 연구에서는 OTS selector 응용을 위해 Silicon - Tellurium 이성분계 시스템을 조사했다. 삼각 pulse 측정 결과, 비정질 SixTe1-x (0.2≤x≤0.48)을 기반으로 하는 OTS 소자는 높은 스위칭 속도 (≤45ns) 그리고 낮은 유지 전압 (≤0.6V)을 나타냈다. OFF 상태의 저항 값은 24 at. % Si 이상에서는 감소하는 것으로 나타났고, 이는 흡습 특성으로 잘 알려진 Si2Te3의 형성이 용이하기 때문으로 사료된다. Si-Te 계는 Te 원자와 비정질 SiOx 로 분리되는데, Si의 농도 증가와 함께 이루어지는 산소의 증가는 Te 전도성 필라멘트의 형성에 기여한다. Si의 농도 변화에 따라 VT, VH 및 td 의 값은 변화가 없는데, 이는 측정된 부분의 SixTe1-x 필름의 조성이 동일하게 유지되었기 때문으로 사료된다. Si-Te 계로부터 나타나는 OTS 거동은 전도성 경로를 만들기 위하여 Te 나노 결정 클러스터 사이로 이동하는 비정질 Te 원자에 기인하는 것으로 추론할 수 있다.1. Introduction 1 1.1. Background 1 1.2. Selector Device Considerations for 3D Crossbar Memory 2 2. Literature 8 2.1. Chalcogenide Material 8 2.2. Ovonic Threshold Switching 9 2.3. Conduction Mechanism of Chalcogenide Glass 17 3. Experimental Method 20 3.1. DC Co-sputtering of SixTe1-x Thin Film 20 3.2. CBA Device Fabrication 22 3.3. Thin Film Analysis 24 4. Experimental Results and Discussions 27 4.1. Characterization of Sputtered SiXTe1-X Thin Film 27 4.2. Electrical Properties 30 4.3. AES and XPS Analysis 38 5. Conclusion 47 Reference 48 List of publications 52 Abstract (in Korean) 63Maste

Computer-aided synthesis of the execution controllers for workcells in computer integrated manufacturing systems

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :산업공학과,1997.Docto

단섬유 복합재료 사출 성형물 내의 잔류응력 측정에 관한 연구

Thesis (master`s)--서울대학교 대학원 :재료공학부,2002.Maste

간암세포에서 톡소포자충 단백질 GRA16의 항암기전 연구

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :의과대학 의학과,2020. 2. 신은희.Dense granule protein 16 (GRA16) is a Toxoplasma gondii secreted protein that localizes to the parasitophorous vacuole (PV) membrane. According to the recent studies, GRA16 interacts with HAUSP, a deubiquitinase enzyme, and directly regulates p53 and MDM2 through deubiquitylation. The present study aimed to investigate the efficacy of GRA16 in anticancer treatment. Given that alterations in phosphatase and tensin homolog (PTEN) and p53 are vital in liver carcinogenesis, and considering that the abnormal p53 gene appears in hepatocellular carcinoma (HCC), I investigated whether the expression of GRA16 in genetically modified HCC cells (GRA16-p53-wild HepG2 and GRA16-p53-null Hep3B) regulates PTEN and p53. I established the above mentioned GRA16 cell lines using the retrovirus system and evaluated the detailed mechanism of PTEN regulation using these cells. According to the results, the cell proliferation, anti-apoptotic factors, p-AKT/AKT ratio, cell migration, and invasive activity decreased in GRA16-stable-HepG2 cells. Conversely, the apoptotic factors PTEN, p53, and apoptotic cells (%) increased in GRA16-stable-HepG2 cells. However, these trends were not observed in Hep3B cells. Furthermore, HAUSP-bound GRA16 preferentially increased the stabilization of p53 by the nuclear localization of PTEN, rather than by MDM2-dependent mechanisms. These molecular changes appear to correlate with the reduced tumor mass in GRA16-stable-HepG2 cell-xenograft nude mice. A central finding of this study is that GRA16 as a HAUSP inhibitor targets the nuclear localization of PTEN and induces the anticancer effect in a p53-dependent manner. The genetic absence of p53 lowers the endogenous PTEN level and does not induce the GRA16-related anticancer activity. Taken together, my results suggest that the action of GRA16 targets the nuclear localization of PTEN and exerts an anticancer effect in a p53-dependent manner. Therefore, the efficacy GRA16 could be newly highlighted in the HCC treatment in a p53-dependent manner.GRA16 단백질은 톡소포자충 분비단백질로써 기생충 공포막에 위치한 단백질이다. 최근 연구에 따르면, GRA16은 P53과 MDM2의 탈유비퀴틴화를 통해 직접 조절하는 효소인 HAUSP와 상호 작용한다고 알려졌다. 본 연구에서는 항암 치료에서 HAUSP와의 작용을 통한 GRA16의 항암 작용을 연구하고자 하였다. 간암 세포에서 포스파타제 및 텐신 상동체(PTEN)와 p53의 유전자의 변형이 흔하게 발견되기 때문에, 간암세포인 중 야생형 p53 타입인 HepG2 세포주와 p53의 유전자가 소실된 Hep3B 세포주에서 레트로바이러스 시스템을 사용하여 상기 언급 된 GRA16 단백질을 발현하는 세포를 확립하였고, 확립된 세포를 사용하여 PTEN과 p53 조절의 상세한 메커니즘을 연구하였다. 본 연구에서 확립된 세포를 이용하여 생체 외(In vitro) 실험에서 세포증식, 세포주기, 세포사멸, 암세포의 전이 및 침습 관련 실험을 진행하였으며, 야생형 p53 타입인 HepG2-GRA16 세포에서 PTEN의 핵 내 국소화 및 p53의 안정화를 통한 암세포의 성장억제를 확인할 수 있었다. 그러나 이러한 결과는 p53이 소실된 Hep3B-GRA16 세포주에는 관찰되지 않았다. 또한, 탈유비퀴틴 효소인 HAUSP와 GRA16의 작용은 일반적으로 알려진 HAUSP 억제를 통한 MDM2 메커니즘보다 PTEN의 핵 국소화에 의한 p53의 안정화가 일어남을 확인하였다. 이러한 유전자 변화를 통한 암 세포 억제 작용은 누드 마우스에서 암세포 이종이식을 통한 연구에서도 확인 할 수 있었다. HepG2-GRA16 세포주 에서는 GRA16을 발현하지 않는 HepG2 세포에 비해 종양 크기가 감소함을 확인 할 수 있었으나 Hep3B-GRA16 세포주 에서는 GRA16이 발현하지 않는 Hep3B 세포와 차이를 보이지 않았다. 이 연구의 중요한 발견은 HAUSP 억제제로써 GRA16이 PTEN의 핵 국소화를 유도하고 p53 의존적 방식으로 항암효과를 유도함을 확인 한 것이다. 종합적으로, GRA16은 p53 의존적 방식으로 간암세포에서의 치료를 새롭게 제시할 수 있음을 강조한다.Introduction 1 Materials and Methods 3 Results 14 Discussion 34 References 39 Abstract in Korean 42Maste

음각을 통한 실체감(實體感)에 관한 연구

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :조소과 조소전공,1996.Maste

Welfare and Educational Activities of the Korean Community Credit Cooperatives

새마을금고의 이념은 단순히 명목적인 것이 아니라 새마을금고 조직의 근간인 동시에 존립의 근거이다. 또한 이러한 새마을금고의 이념들은 구체적인 현실 속에 녹아들어가 조직되고 실천되어야 한다. 그렇다면 이러한 새마을금고의 이념체계 속에서 복지사업과 교육사업이 위치해야 할 곳은 어디인가? 다시말해 새마을금고가 복지사업이나 교육사업을 실시하는 또는 실시하여야 하는 정당성과 당위성은 어디에서 찾을 수 있는가? 이는 복지사업의 위상과 정체성에 대한 물음이며, 이러한 물음에 대해서는 다음과 같은 몇 가지로 대답할 수 있다. ① 복지사업 및 교육사업은 새마을금고의 이념이 현실 속에서 구현되는 방식이다. ② 복지사업 및 교육사업은 지방자치시대의 지역사회 조직사업을 주도한다. ③ 복지사업 및 교육사업은 새마을금고와 지역주민을 직접적·간접적으로 연결시켜주는 매개체 역할을 한다. ④ 복지사업 및 교육사업은 금고의 특성을 잘 반영한다. ⑤ 복지사업 및 교육사업은 새마을금고의 금융기관으로서의 성격을 보완해 주는 역할을 한

분무성형법에 의한 AlAl-SiCp 다층복합재의 제조조건과 압연특성변화에 관한 연구

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :금속공학과,1998.Maste

인체 위암세포주에서 TGF-β1에 의해 유도되는 세포 성장억제 및 세포사멸 기전에 관한 연구

Thesis (doctoral)--서울대학교 대학원 :생명과학부,2002.Docto