Интенсивные сфокусированные пучки быстрых атомов для активной корпускулярной диагностики плазмы

• Автор: Давыденко, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Глава 1. Требования к пучкам быстрых атомов для активной корпускулярной диагностики плазмы

§1.1. Проникновение пучка быстрых атомов в плазму

§ 1.2. Метод искусственной мишени

§ 1.3. Резерфордовское рассеяние пучка быстрых атомов

§ 1.4. Многохордовое ослабление пучка

§ 1.5. Спектроскопия с применением пучков быстрых атомов

Глава 2. Формирование интенсивных ионных пучков высокой яркости с геометрической фокусировкой

§ 2.1. Плазменный эмиттер, образованный расширяющейся плазменной струей

§ 2.2. Геометрическая фокусировка пучка в ионно-оптической системе с возрастающими по радиусу зазорами
Глава 3. Многоапертурная четырехэлсктроднан нонио-оптнческан система с “толстыми” электродами

§3.1. Численная оптимизация геометрии электродов

§ 3.2. Тепловые деформации и термомеханическая устойчивость ионнооптической системы с “толстыми” электродами
§3.3. Аккуратная геометрическая фокусировка пучка быстрых атомов
Глава 4. Диагностические инжекторы с геометрической фокусировкой 77 пучка.
§ 4.1. Диагностические инжекторы ДИНА-5Ф,6,7
§ 4.2. Диагностический инжектор RUDI.
§ 4.3. Диагностический инжектор для установки RFX.
Глава 5. Формирование интенсивных сфокусированных пучков быстрых атомов водорода для нагрева плазмы.
Глава 6. Применение разработанных диагностических инжекторов.
Глава 7. Получение диагностических субмикросскундных пучков быстрых атомов.
Глава 8. Инжскцпн сфокусированного пучка атомов водорода высокой яркости в источник поляризованных ионов с оптической накачкой. Заключение.
Литература.

Исследования по магнитному удержанию высокотемпературной плазмы проводятся во многих ведущих лабораториях мира и достигли значительных успехов. В настоящее время на больших токамаках JET и JT-60 достигнуты условия зажигания термоядерной реакции и решен вопрос о строительстве международного токамака реактора ИТЕР. При этом также продолжаются интенсивные экспериментальные исследования поведения плазмы па токамаках средних размеров, стеллараторах, пинчах с обращенным нолем, открытых ловушках. Для детального изучения поведения плазмы в магнитных ловушках используют множество диагностических методов. Среди этих методов можно выделить методы активной корпускулярной диагностики, основанные на применении специальных пучков быстрых атомов. При использовании этих методов параметры плазмы определяются в результате изучения взаимодействия атомов диагностического пучка с плазмой. Методы активной корпускулярной диагностики позволяют надежно определять локальные параметры плазмы и в течение последних десятилетий интенсивно развиваются. Для обеспечения методов активной корпускулярной диагностики нужны специализированные прецизионные пучки быстрых атомов с энергией в диапазоне 10-80 кэВ. Такие пучки получают перезарядным методом. В ионном источнике диагностического инжектора миогоапертурная ионно-оптическая система с поверхности плазменного эмиттера формирует ионный пучок с током в несколько ампер, который затем перезаряжается в атомы в газовой перезарядной мишени. Такая схема формирования используется также в мощных инжекторах пучков быстрых атомов для нагрева плазмы. Однако в диагностических инжекторах для получения более узкого пучка часто требуется фокусировка пучка с минимально возможной угловой

каждой фракции. Из рисунка видно, что все частицы на выходе имеют угловой разброс меньше 0.6°.
АХСЕЬ1ЫР ZERSION ЗАЗ
$рес>еэ
гаЯа! етпапсе
Н,*
Н
ерЗ’Юп (100%) т газ
.15Е-04 . 14Е04
НЕПАТЮЫ 53 3 5рес1ев саюиаиоп
ерБ/ЮП (№6)
тттгаз
тттгаз
тттгаз
1/т
1/т
1/т
етпапсе а: 027 т 14216 тА
ССММЕМТ.50/44 5/-2Ы.1 7А,Н,90 5.5УрЮ,П
КЕА ОЩЬсп (вегтапу) йАТЕ: 01/17/96 77МЕ 19 10
Рис. 13. Диаграммы эмиттанса для оптимизированного варианта ионно-оптической
системы
С целью выяснения необходимой точности поддержания рабочих параметров ионно-оптической системы в результате ряда расчётов были получены V-образные зависимости угловой расходимости, определённой из охватывающих все частицы эллипсов, от эмиссионной плотности тока и напряжения на вытягивающем электроде. Если принять допустимую величину угловой расходимости равной 0.65°, то из приведённых на рис. 14 и рис. 15 зависимостей следует, что допустимые изменения эмиссионной плотности тока лежат в интервале 95 - 112 мА/см2, а напряжение на