Турбулентные флуктуации плотности плазмы при электронно-циклотронном нагреве в стеллараторе Л-2М

• Автор: Борзосеков, Валентин Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 94 с. : ил.

Содержание
Введите
Г лава 1. Исследование флуктуаций плотности плазмы в тороидальных ловушках с магнитной термоизоляцией

1.1 Природа флуктуаций плотности плазмы

1.2 Обзор экспериментальных работ

13 Опыт исследований наЛ-2М

Г лава 2. Диагностики коллективного рассеяния микроволнового излучения в стеллараторе Л-2М

2.1 Явление рассеяния

2.2 Диагностики коллективного рассеяния на Л-2М

2.2.1 Диагностика малоуглового рассеяния

2.2.2 Диагностика рассеяния излучения второй гармоники гиротрона

2.2.3 Диагностика обратного рассеяния
2.3 Описание сигналов
Глава 3. Исследоваготе длинноволновых флуктуаций плотности плазмы в
стеллараторе Л-2М
Заключение и выводы главы
Глава 4. Исследование коротковолновых флуктуаций в локальной области
плазмы стелларатора Л-2М
Заключение и выводы главы
Глава 5. Исследование коротковолновых флуктуаций плотности хордовой
диагностикой обратного рассеяния
Заключение и выводы к 5 главе
Глава 6. Исследование флуктуаций плотности плазмы при смещении области
ЭЦ-нагрева
Заключение и выводы главы б
Заключение
Список использованных источников

Введение
Актуальность темы
Исследованию турбулентности плазмы в установках с магнитным удержанием высокотемпературной плазмы в настоящее время уделяется большое внимание. Интерес вызван как практической стороной вопроса — тепловые потери, обусловленные турбулентностью плазмы, уменьшают коэффициент энергетического выхода установок управляемого термоядерного сшггеза (УТС), так и фундаментальной — физической, (понимание процессов, происходящих в турбулентной плазме и оказывающих на нее влияшге).
Современные нсследовшшя в дашгой области можно разбить на моделирование турбулентности плазмы и экспериментальное определение параметров турбулентности плазмы в установках с различным удержанием. Представленная диссертация посвящена экспериментальным исследованиям зависимости характеристик коротковолновой и длинноволновой турбулентностей в стеллараторе Л-2М от параметров режима удержания плазмы. Используемые диагностики, созданные на основе метода коллективного рассеятше микроволнового излучехшя, широко применяются на многих современных экспериментальных установках для исследования турбулентности плазмы в следствие того, что этот метод является невозмущающим методом исследования. Особенность данной диссертации, — использовахпхе для диагностики того же излучения гиротрона которое применяется для электронно-циклотронного нагрева (ЭЦ-нагрева) плазмы стелларато-ра Л-2М. Исследование малоуглового и обратного рассеяния этого излучения на флуктуациях плотности плазмы позволило изучить характеристики турбулентности. Созданная в диссертации новая методика позволяет реализовать такую диагностику практически на любой установке, где применяется электрошю-циклотрониый нагрев плазмы.

Иелыо настоящей работы было изучение влияния внеппшх параметров на характеристпкн коротковолновой и длинноволновой турбулентности в высокотемпературной плазме стелларатора Л-2М, таких как:
—повышение удельной мощности ЭЦ-нагрева с 0.4 до 2.4 МВт/м3;
—введите секторного лимитера (диафрагмы), изменяющего характеристики периферийной плазмы;
—смещение магнитной оси.
Для этого были решены следующие задачи:
—создана новая диагностика обратного рассеяния излучения греющего гиротрона для исследовашм коротковолновых флуктуаций плотности плазмы;
— разработана методика обработки приходящего назад излучения, позволяющая выделять компоненту, рассеянную на флуктуациях плотности плазмы и компоненту отражишую от области нагрева, а также рассчитывать коэффициенты рассеяния и отражения;
— создана методика обработки сигналов диагностик коллективного рассеяния микроволнового излучения гиротрона на флуктуациях плотности плазмы, позволяющая получать значения энерппг флуктуации, проводить спектральный и корреляционный анализы;
— проведен спектральный анализ данных, получешгых диагностиками малоуглового рассеяния и рассеяния второй гармоники излучения гиротрона во время экспериментальных кампаний 2004-2006гг;
— с помощью разработанной диагностики обратного рассеяния излучения греющего гиротрона проведены эксперименты по исследованию коротковолновых флуктуаций плотности плазмы при рекордно высоких удельных мощностях электронно-циклотронного нагрева.
Научная новизна исследовашш, проведешшгх в диссертационной работе, состоит в следующем:
1. Создана диагностика обратного рассеяния излучения мощного гиротрона на флуктуациях плотности плазмы в установках УТС.

Рис. 3.1. Схема диагностики МУР. 1 — вакуумная камера; 2 — входное окно (внешняя сторона тора); 3 —сечение плазменного шнура; 4 — коллиматор излучения;
5 — детекторная секция.
плазмы в JT-2M невелик и составляет порядка 0.25 м3, то соответственно удельная мощность ЭЦ-нагрева будет значительной, тогда можно ожидать такие эффекты как вынос частиц из центра на край (density pump-out) [102,103] и откпо-neinie формы функции распределшшя электронов по скоростям от Максвелловской [104]. В тоже время в современных стеллараторных скенлингах используется степенной показатель зависимости времени удержания те от мощности нагрева F0 59 в скейлннге 1SS95 и [105], что явно указывает на деградацию удержания плазмы с ростом мощности нагрева.
Для ограничения плазменного шнура в стеллараторе Л-2М применяется графитовый лимитер высотой 7 см, край которого повторяет форму последней замкнутой мапштной поверхности. Введение лимитера вызывает понижение температуры, как на периферии, так и в центре плазмы. Как отмечалось в работе [95] введение лимитера сокращает область плато на радиальном профиле плотности плазмы и спад плотности с 9-10 см перемещается на 7-8 см. Одновременно наблюдается понижение скачка температуры электронов вблизи гра-1ШЧНОЙ мапштной поверхности и понижение скорости полоидального вращения. А шир скорости полоидального вращения является стабилизирующим