Вращение плазмы и перенос примесей в Токамаке ФТ-1

• Автор: Лебедев, Андрей Данилович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 174 c. : ил

О ГЛАВЛЕН PI Е Стр>

Глава I. Обзор литературы по вращению плазмы и переносу

примесей в токамаках

1.1. Теория вращения плазмы

1.2. Экспериментальные исследования вращения плазмы

в токамаках

1.3. Теория переноса примесей в токамаках

1.4. Активная диагностика переноса примесей в токамаках

Глава II. Экспериментальная установка и диагностическая аппаратура

2.1. Параметры, решил работы, основные диагностики то-камака ФТ

2.2. Оптическая аппаратура для диагностики плазмы

2.3. Аппаратура для ннжекции макрочастиц на ФТ-I, некоторые особенности взаимодействия макрочастиц
с плазмой токамака
Глава III. Исследование вращения плазмы
3.1. Результаты исследования полойдального вращения плазмы методом инжекции макрочастиц
3.2. Исследование вращения плазмы по допплеровскому сдвигу спектральных линий
3.3. Вращение электронной компоненты плазмы
3.4. Анализ результатов исследования вращения плазмы
в токамаке ФТ
Глава IV. Исследование времени жизни примесей методом инжекции макрочастиц

4.1. Методика измерений
4.2. Измерение времени жизни различных элементов
4.3. Исследование влияния параметров разряда на перенос примесей
4.4. Обсуждение результатов исследования переноса примесей
Заключение
Литература
_ 4 -
Возможность термоизоляции высокотемпературной плазмы с помощью магнитного поля была впервые высказана более тридцати лет назад в работах [1,2] , где было показано, что поперечный перенос тепла и частиц в замкнутых тороидальных ловушках может быть подавлен, если силовые линии магнитного поля образуют винтовую конфигурацию. Тороидальные магнитные ловушки, в которых винтовая конфигурация создается за счет суперпозиции внешнего тороидального поля и полоидалъного поля тока, протекающего по плазменному шнуру, получили название токамаков. Описание основных принципов работы токамака и сводку результатов, достигнутых на разных этапах тридцатилетнего пути экспериментальных и теоретических исследований, можно найти в обзорах [41,42, 3] и монографии [4].
К настоящему времени на токамаках достигнуты значительные успехи: получены величины электронной и ионной температуры порядка нескольких килоэлектронвольт и времени удержания энергии в несколько сотен миллисекунд. Это обстоятельство позволяет считать токамаки самыми многообещающими системами для осуществления управляемой термоядерной реакции.
Однако для проектирования токамака с „зажиганием" реакции синтеза, а в перспективе и самого реактора, необходимо еще решить многие вопросы, связанные с нагревом и удержанием высокотемпературной плазмы. Одной из подобных проблем является выяснение физических механизмов, вызывающих аномальный перенос основной плазмы и примесей поперек магнитного поля. В связи с этим в последнее время пристальный интерес привлекает исследование вращения плазмы и радиального электрического поля, которые сильно влияют на поперечную диффузию плазмы в токамаках [б]. Сопостав-
- 50 -
ли прибора [34]. В качестве приемника излучения использовался фотоэлектронный умножитель ФЭУ 18А, сигналы с которого записывались на запоминающем осциллографе.
При юстировке оптической системы была произведена оценка помехи, связанной с отражениями света от стенок лайнера. Для этого внутрь разрядной камеры вводился источник света и наблюдались прямой и отраженный от стенок сигналы. Отраженное излучение в наших условиях составляло менее 2% прямого, поэтому влиянием отражений на радиальные распределения линий можно пренебречь.
Необходимость регистрации пространственного профиля линии за один импульс работы токамака потребовала усовершенствования системы сканирования. Для этого перед линзой т*е* вблизи промежуточного изображения источника, был установлен вращающийся диск с 12-ью радиальными щелями Д . Максимальной скорости вращения диска 50 об/с соответствовало время сканирования 1,4 мс для изображения с высотой 30 мм. Последовательное прохождение радиальных щелей на диске по изображению сечения плазмы позволяло получать несколько радиальных распределений спектральной линии и записывать их на экран осциллографа за один разряд. На рис.5 показаны распределения свечения линии СШ по хордам, записанные при помощи этой оптической системы. Запись нескольких профилей на одном луче развертки осциллографа неизбежно приводила к ухудшению точности пространственного анализа каждого профиля.
Для того, чтобы тлеть возможность регистрировать за один импульс токамака несколько радиальных распределений с хорошим пространственным разрешением, мы использовали электронный синхронизатор, позволявший: а) записывать от -одного до десяти последовательных профилей в выбранном временном интервале по длительности раз-