Идентификация различных типов флуктуаций плотности плазмы в токамаках Т-10 и TEXTOR с помощью корреляционной рефлектометрии и многоштырькового зонда Ленгмюра

• Автор: Солдатов, Сергей Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 90 с. : ил.

Список используемых сокращений в диссертации.

Тороидальная система координат, используемая для описания, включает:

R — большой радиус тора; г — малый радиус тора;

0 — полоидальный (азимутальный) угол;

Ф — тороидальный угол.

Пе — плотность электронов плазмы

те — энергетическое время удержания

Твд — температура ионов (электронов) плазмы

г1ш» а, — радиус лимитера или диафрагмы, ограничивающей поперечный размер плазмы МЗЛ — многоштырьковый зонд Ленгмюра ID, 2D — одномерный, двумерный тж— время жизни флуктуаций

е — показатель диэлектрической проницаемости среды

Дх — расстояние между точками детектирования флуктуаций в пространстве

Отурб — скорость флуктуаций
AW — истинная задержка между приемными каналами, обусловленная скоростью распространения флуктуаций Отурб между двумя точками измерения (Дх), Д^ст^Дх/итурб.
C(f) — комплексные коэффициенты Фурье-разложения Q — добротность колебаний
fo, Fo — 1) центральная частота спектрального пика; 2) частота зондирующего излучения в вакууме
Af, AF —ширина спектрального пика на полувысоте
BES — Beam Emission Spectroscopy, диагностика плазмы путем регистрации свечения водородной линии зондирующего пучка атомов, возбуждаемых электронами плазмы HFS — High Field Side, сторона сильного магнитного поля (внутренний обвод тора)
LFS — Low Field Side, сторона слабого магнитного поля (внешний обвод тора)
Функция ВРА — функция вероятности распределения амплитуды флуктуаций кх — волновое число возмущения вдоль направления X, по определению £х=2я/Лх 2* — длина волны возмущения вдоль направления X
ИНА— инжекция нейтральных атомов, один из методов дополнительного нагрева плазмы КК — квазикогерентные (возмущения плотности плазмы)
НЧКК — низкочастотные квазикогерентные (возмущения плотности плазмы)

ВЧКК — высокочастотные квазикогерентные (возмущения плотности плазмы) LF — (Low Frequency) низкочастотные (возмущения плотности плазмы)
ВВ — (Broad Band) широкополосные (возмущения плотности плазмы)
АЦП — Аналого-цифровой преобразователь ге, rcut0ff— радиус отсечки э/м волны в плазме Pi — радиус ларморовской окружности DC — постоянная составляющая (тока)
SOL — Scrape Of Layer, область плазмы за радиусом лимитера, r>riim

Страница
, 1. Введение
2. Схемы и принципы работы применявшихся рефлектометров и зондов.
% 2.1 Постановка задачи
2.2 Рефлектометрия
2.2.1 Гомодинный рефлектометр с одним детектором
2.2.2 Г омодинный рефлектометр с двумя детекторами.
Квадратурная схема регистрации
2.2.3 Гетеродинный рефлектометр
2.2.4 Трехволновой гетеродинный корреляционный рефлектометр
2.3 ЗондЛенгмюра
3. Схемы приема и регистрации данных.
3.1 Частотный детектор
3.2 Амплитудный детектор
3.3 Фазовый детектор
3.4 Квадратурный детектор
4. Основные математические процедуры, используемые
, для статистического, спектрального и корреляционного анализа данных
5. Развитие 1Б и 2Б численных кодов. Сравнение расчетов по коду с результатами экспериментов на Т
5.1 Постановка задачи
5.2 Ш модель
5.3 Двумерное моделирование рефлектометрических измерений
6. Интерпретация измерений флуктуаций плазмы зондами Ленгмюра и рефлектометром
6.1 Введение и постановка задачи
6.2 Вклад тороидального вращения в полоидальную задержку
6.3 Эффективный размер зоны чувствительности корреляционного
* рефлектометра
6.4 Зависимость чувствительности от полоидального к±. 2Б расчет
6.5 Переналожение зон чувствительности корреляционного рефлектометра с точки зрения корреляционных измерений
6.6 Асимметрия комплексных спектров Фурье

Сигналы фазы, амплитуды и комплексный сигнал анализировались для каждого из трех приемных рупоров (на рисунках обозначены как верхний (Up), нижний (Bottom) и средний (Middle) ). Модуляция отраженного сигнала такой квазипериодической структурой должна приводить к появлению квазипериодической составляющей в сигнале рефлектометра, что и наблюдается. На рисунке 6.12(1) построены Фурье-спектры флуктуаций амплитуды, фазы и комплексного сигнала. Ожидаемая частота модуляции сигнала (в относительных единицах), если считать, что отражение происходит от гс=20.405 см, может быть легко рассчитана и равна 0.102, 1кк=0.102. Важно отметить, что спектр амплитуды (Рис. 6.12-1а) не отражает реальной длины волны возмущения. Хуже того, присутствие в спекзре двойного пика около fjac создает дополнительные сложности для интерпретации сигнала амплитуды. Такой артефакт может привести к неправильному толкованию спектрального разложения, а именно, как присутствие колебаний с двумя характерными длинами волн. Главный максимум в спектре колебаний фазы («0.11) очень близок к fjoc, хотя и превышает ее (Рис. 6.12-1Ь). Боковой (артефактный) максимум тоже присутствует, хотя и не такой большой, как в спектре колебаний амплитуды. И наконец спектр комплексного сигнала (Рис. 6.12-1с) более корректно, чем фаза и амплитуда отражает длину волны возмущения (частота пика »0.105). Ложные максимумы отсутствуют, что говорит в пользу комплексного анализа волн. В ранних экспериментах, когда мы регистрировали данные одновременно и амплитудным детектором и частотным дискриминатором, мы видели такие «двугорбые» спектры сигналов амплитудного детектора, в то же время в спектрах сигналов частотного дискриминатора наблюдался единственный пик на частоте, как раз между максимумами амплитудного детектора. Тогда мы интуитивно предполагали, что флуктуации амплитуды приемного сигнала сильно подвержены интерференционньм процессам и могут давать такие искаженные спектры. Теперь это доказано точно с помощью решения полной волновой задачи в 2D геометрии. Более того, с помощью 2D моделирования можно найти минимальную амплитуду КК возмущения, начиная с которой в сигнале амплитуды начинают сказываться описанные выше интерференционные эффекты.
Важно также отметить, что уровень флуктуаций, как фазы, так и амплитуды, в среднем рупоре больше, чем в боковых, что может быть следствием небольшого отклонения от нормального падения для боковых рупоров (рассеяние больше, а отраженная обратно мощность меньше). Это уже обсуждалось в главе 6.6. Как следствие косого падения при полоидальном вращении может возникать асимметрия комплексного спектра Фурье, что и наблюдается в спектральных представлениях комплексных сигналов для каждого из трех