Исследование взаимодействия мощного потока электронно-горячей плазмы с мишенями на многопробочной ловушке ГОЛ-3

• Автор: Шошин, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Многопробочная ловушка ГОЛ-3 и схема экспериментов
1.1. Параметры плазменного потока в выходном узле ГОЛ-
1.2. Эксперименты с тонким пучком
1.3. Эксперименты с напуском буферного газа
1.4. Разработка новой станции испытания материалов в выходном узле ГОЛ-
Глава 2. Расчеты нагрева мишеней и калориметрия плазменного потока
2.1. Моделирование нагрева и разрушения мишеней (программы ЕМЕН и DISWALL)
2.2. Определение плотности потока поглощенной в мишени энергии
Глава 3. Исследование процесса взаимодействия плазменного потока с мишенями
3.1. Диагностики для исследования параметров поверхностной плазмы
Спектральные диагностики
Фотографическая система для измерения пространственного распределения
интенсивности свечения плазмы в отдельных линиях
Рентгеновская гамма-обскура
3.2. Определение параметров поверхностной плазмы
3.3. Диффузия испарившегося вещества мишени поперек магнитного поля
3.4. Определение скорости продольного расширения поверхностной плазмы
3.5. Исследование скорости химической эрозии графита
Глава 4. Определение величины ударных волн в твердом теле при облучении
мощным потоком плазмы
4.1. Эксперименты по измерению давления с помощью фазового перехода в химических соединениях
4.2. Измерение импульсных высоких давлений по сдвигу линий флуоресценции рубина
Глава 5. Результаты воздействия плазмы на поверхность: эрозия и модификация поверхности мишеней, продукты эрозии
5.1. Эрозия вольфрама при различных спектрах частиц по энергии. Совместное облучение и сравнение с КСПУ Х-
5.2. Эрозия поверхности вольфрама в зависимости от величины плотности энергии
плазменного потока и многократного облучения
5.3. Изменение структуры поверхности углеродных образцов при облучении плазмой
5.4. Влияние буферного тяжелого газа на модификацию поверхности графитов разных марок
5.5. Исследование стойкости литий-содержащих мишеней
5.6. Параметры переосажденного вещества (пыль и капли)
Заключение
Литература
Введение
Одним из наиболее критических вопросов реализации; проекта термоядерного реактора является выбор конструкции и материалов плазмоприемников, находящихся под воздействием высоких радиационных и тепловых нагрузок. Наиболее остро эта проблема встала на примере строящегося ИТЭРа [1]. В настоящее время установлено, что приемные пластины дивертора ИТЭРа и первая стенка, кроме стационарного потока горячей плазмы, будет подвергаться периодическому импульсному воздействию при срывах и неустойчивостях плазменной границы (ЭЛМы). Первые оценки показали, что импульсная нагрузка в ИТЭРе при срыве составит до 100 МДж/м2 за 1 мс [2], при этом при срыве формируется поток убегающих электронов, имеющих большую энергию (до сотен МэВ) [3]. Хотя такие нагрузки не доступны современным плазменным установкам, достаточно быстро стало понятно, что эрозия при таких нагрузках превышает разумные пределы [4]. Поэтому разрабатываются сценарии работы ИТЭРа без срывов, а также с быстрыми- диагностиками; позволяющими предсказать развитие срыва и погасить плазменный разряд до полномасштабного срыва. [5]. - .
Тем не менее остаются колебания плазменной границы, из которых самые большие (ЭЛМ типа I) сопровождаются нагрузкой на дивертор 1-3 МДж/м2 за
0.1-0.5 мс [6], и будут происходить многократно (более 103 раз) за выстрел. При таких параметрах ожидается значительная эрозия материалов и существенное влияние продуктов эрозии на параметры горячей плазмы и работу реактора в целом. По аналогии со срывами для ЭЛМов разрабатывают методы уменьшения их пиковой нагрузки разными методами: с помощью инжекции газа, [7] и магнитными возмущениями границы плазмы [8].
В ИТЭРе дивертор будет покрыт вольфрамом и углеродными композитами [9]: На существующих токамаках параметры ЭЛМов ИТЭРа

Для проведения этих экспериментов была разработана и собрана система крепления фольг. На установке ГОЛ-3 сборка была закреплена в выходном блоке (Рис. 2) на принимающем пучок графитовом калориметре.
1200 1400 1600 1800 Т-С 2000 2200 ,
Рис. 15. Калибровка: серая засветка ОС20 с фильтрами от температуры СИ8-200.
Первые эксперименты проводились на титановых фольгах, но нагрев фольг оказался слабым на фоне излучения плазмы. Далее был сделан переход к вольфрамовым и танталовым фольгам. Моделирование "УУ с помощью Та оказалось возможным благодаря их практически одинаковым термодинамическим свойствам и близким коэффициентам черноты (Рис. 16 и Рис. 17).