Влияние микроволнового нагрева на низкочастотную плазменную турбулентность

• Автор: Малахов, Дмитрий Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Содержание:
Введение
Глава 1. Обзор исследований по влиянию микроволн в электронноциклотронном диапазоне частот на низкочастотные флуктуации плазмы
1.1 Характеристики низкочастотной турбулентности, связь с макропараметрами плазмы
1.2 Электронно-циклотронный резонансный нагрев в установках с высокотемпературной плазмой
1.3 Эксперименты по изучению параметров низкочастотной турбулентности в режиме ЭЦР в тороидальных установках
1.4 Эксперименты по влиянию волн накачки на низкочастотную турбулентность низкотемпературной плазмы
Глава 2. Описание экспериментальных установок, диагностик и алгоритмов обработки данных
2.1 Описание экспериментальных установок
2.2 Диагностики для измерения низкочастотных флуктуаций плазмы
2.3 Методы анализа временных выборок флуктуаций
2.3.1 Корреляционный и Фурье анализ
2.3.2 Алгоритмы обработки данных
Глава 3. Исследования низкочастотных флуктуаций плазмы при разных режимах ЭЦР нагрева в стеллараторе Л-2М
3.1 Исследования коротковолновых низкочастотных флуктуаций плотности плазмы во внутренней области шнура
3.2 Исследования длинноволновых низкочастотных флуктуаций и полоидального вращения плазмы методом доплеровской ре-флектометрии
3.2.1 Характеристики флуктуаций при модификации магнитного поля стелларатора дополнительным индукционным током
3.2.2 Характеристики флуктуаций в режиме с краевым транспортным барьером
3.2.3 Характеристики флуктуаций в стандартной конфигурации магнитного поля
3.3 Исследования длинноволновых низкочастотных флуктуаций плотности плазмы во внутренней области шнура
3.4 Локальные выводы
Глава 4. Исследование низкочастотных флуктуаций в поле электронно-циклотронных волн накачки в установке ТАУ-
4.1 Увеличение ионно-звуковых шумов в поле двух волн накачки
4.2 Возникновение волны биения в поле двух волн накачки
4.3 Локальные выводы Заключение
Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ
К настоящему времени существует множество экспериментальных фактов, которые указывают на влияние турбулентности на характеристики плазмы в замкнутых магнитных ловушках. Например, в тороидальных ловушках низкочастотная (НЧ) турбулентность определяет аномальный перенос на краю плазмы, на это указывают измерения турбулентных потоков частиц в стеллараторах TJ-II, J1-2M, W7-AS [1]. В токамаках (Т-10, ФТ-2, TEXTOR и др. [2]) наблюдается изменение параметров турбулентности, согласованное с появлением в плазме внутренних и периферийных транспортных барьеров.
На многих тороидальных установках используется электронноциклотронный резонансный (ЭЦР) нагрев токовой плазмы (токамаки) или нагрев и создание бестоковой плазмы (стеллараторы) при помощи современных СВ Ч-генерагоров большой мощности — гиротронов. Для этого, как правило, применяется несколько гиротронов — четыре в токамаке Т-10, по два в стеллараторах Л-2М и TJ-II, в будущем термоядерном реакторе ITER ожидается одновременное использование более десяти мегаваттных гиротронов [3]. Таким образом, в этих тороидальных установках плазма находится под-воздействием одного или нескольких микроволновых полей в электронноциклотронном диапазоне частот.
Для стеллараторов, которые работают в бестоковом ЭЦР-режиме, время удержания Те зависит от вводимой мощности. Причем эта зависимость разная для разных установок, например для ISS95 скейлинг тЕсс Р0'0,59, для LHD тЕ сс Р0‘0’58, а для стелларатора Л-2М (в диапазоне плотностей 0,5-2-1013 см-3 [4]) скейлинг составляет тЕ сс Р0'0,73. В последние годы большое внимание уделяется исследованию НЧ плазменной турбулентности с разными пространственными масштабами, как коротковолновой (Л-2М,

ренним отражением зондирующей частоты на волноводных элементах тракта. После усиления сигналы регистрируются на АЦП прямого доступа (частота оцифровки до 5 МГц).
Рис. 2.6. Блок-схема квадратурного детектирования.
Из-за не идентичности каналов рефлектометра и «ухода нуля» предварительных усилителей необходимо применять ряд мер по предварительной обработке и нормализации сигналов. Алгоритм обработки данных с диагностики Доплеровской рефлектометрии описан в следующем параграфе.
Диагностика малоуглового рассеяния
В стеллараторах излучение греющего гиротрона вводится в вакуумную камеру в виде гауссового пучка с линейной поляризацией. Из-за расщепления линейно поляризованной волны на границе плазмы в камере стелларатора начинают распространяться две волны: необыкновенная (X) и обыкновенная (О) [96]. Первая испытывает сильное поглощение (~99%). Коэффициент поглощения О-волны согласно оценкам не превышает 5%. Необыкновенная волна нагревает плазму в режиме электронно-циклотронного нагрева (ЭЦР-нагрев), поглощение в плазме такой волны происходит на одном проходе до отражения от металлической стенки камеры. Обыкновенная волна в плазме