Создание диагностики зараженных продуктов реакций синтеза и ее применение в омических режимах Токамака Т-10

• Автор: Поповичев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Заряженные продукты синтеза в токамаке и методы их
детектирования
§ 1.1. Эффективные сечения и скорости термоядерных
реакций
§ 1.2. Механизмы потерь продуктов синтеза в токамаке
§ 1.3. Заряженные продукты синтеза как средство
диагностики плазмы
§1.4. Методы детектирования продуктов синтеза на
токамаках
Глава 2. Моделирование движения продуктов синтеза
в токамаке
§2.1. Постановка задачи
§ 2.2. Описание численной модели
§ 2.3. Общая характеристика траекторий продуктов синтеза
в токамаке Т
Глава 3. Создание диагностики заряженных продуктов синтеза
на установке Т
§3.1. Технические аспекты измерения
неудерживаемых термоядерных частиц
§ 3.2. Конструкция блока детектирования
§ 3.3. Детекторы
§ 3.4. Защита детектора от оптического излучения
§ 3.5. Коллиматоры
§ 3.6. Реперный альфа-источник
§ 3.7. Структура и характеристики спектрометрического
тракта

§ 3.8. Аттестация и энергетическая калибровка
спектрометра
Глава 4. Первые опыты по детектированию ЗПС на Т
§ 4.1. Результаты первых измерений
§ 4.2. Оценка величины ионной температуры
§ 4.3. Интерпретация измерений
Глава 5. Исследование поведения заряженных продуктов
синтеза на Т
§5.1. Модернизация диагностики
§ 5.2. Результаты спектрометрических измерений
§ 5.3. Цель радиометрических измерений на Т
§ 5.4. Траектории детектируемых частиц и вычисление
абсолютных потоков на детектор
§ 5.5. Зависимость потоков термоядерных частиц
от параметров разряда и положения детектора
§ 5.6. Эксперименты со сбросом величины тока плазмы
Глава 6. Перспективы дальнейшего развития диагностики
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ

Исследование поведения заряженных продуктов термоядерной реакции в плазме установок токамак является одной из важнейших задач в программе исследований УТС, получившая специальное название “проблема альфа-частиц”. Дело в том, что заряженные продукты, образующиеся в реакциях синтеза, несут от 19 % (ОТ-реакция) до 66 % (ОБ-реакция) от полной энергии термоядерного синтеза. Удерживаясь в магнитной ловушке - токамаке - они по мере своего торможения должны передавать свою энергию плазме, тем самым обеспечивая условия само-подцерживающейся термоядерной реакции. Таким образом, от характера поведения заряженных продуктов реакций синтеза (ЗПС) зависит принципиальная возможность создания реактора на базе установок токамак. Классическая теория предсказывает хорошее удержание ЗПС в установках больших размеров. Однако, в ряде случаев наблюдались аномальные потери этих частиц, вызываемые МГД-флуктуациями плазмы, альфвеновскими неустойчивостями или стохастической диффузией.
Токамак Т-10 относится к классу установок среднего масштаба с низкой эффективностью удержания термоядерных частиц, на котором ряд предсказываемых теорией механизмов потерь не может реализоваться и, следовательно, изучаться экспериментально. В частности, диффузия, вызываемая гофрировкой тороидального магнитного поля (стохастическая диффузия) воздействует только на те частицы, которые, во-первых, двигаются по так называемым “банановым” траекториям и, во-вторых, удерживаются в плазме. На установке Т-10 такие частицы отсутствуют, поскольку из-за небольших размеров установки и больших поперечных размеров “банановых” траекторий такие частицы сразу выходят на стенку. Тем не менее, установка Т-10 представляет значительный интерес для изучения проблемы удержания заряженных продуктов синтеза. Это обусловлено следующими факторами.

Т-10 на расстоянии 120 мм от его вертикальной оси (рис. 15). Перемещение блока детектирования по вертикали (вплоть до малого радиуса 34 см) осуществлялось в промежутках между рабочими разрядами с помощью ручного привода и контролировалось специальным датчиком. Детектор уводился из камеры токамака внутрь вакуумного ввода на период ее прогрева. Для манипуляций с ППД в диагностический ввод напускалась атмосфера, при этом он отделялся от вакуума установки шибером с проходным диаметром 50 мм.
Первые попытки измерений показали, что блок детектирования должен быть изолирован от вакуумной камеры токамака. В этом случае, однако, потоки заряженных частиц (ионов и электронов) из плазмы на БД могут привести к возникновению значительной разности потенциалов между камерой и блоком детектирования, что является потенциальным источником дугового разряда. Для исключения этого эффекта использовался электростатический экран, гальванически соединенный с лайнером, но изолированный от БД. Основной проблемой при этом являлся дефицит свободного пространства внутри узкого (60 мм) вертикального патрубка установки Т-10.
В первых опытах электростатический экран представлял собой тонкостенный цилиндр из нержавеющей стали с входным окном для регистрируемых частиц, который “надевался” на головку блока детектирования. Он имел скользящий пружинящий гальванический контакт со стенками патрубка и одновременно изолировался от блока детектирования тефлоновыми кольцами.
Для уменьшения электрических наводок корпус диагностического ввода и блок детектирования были также изолированы от “физической” земли установки.