Исследование горячей плазмы в многопробочной ловушке ГОЛ-3 спектроскопическими методами

• Автор: Иванов, Иван Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 102 с. : ил.

• Многопробочная ловушка ГОЛ
• Исследование плазмы спектральными методами
Глава 1. Спектроскопическая диагностика излучения плазмы в
видимом диапазоне на установке ГОЛ
• Система высокого спектрального и пространственного разрешения
• Спектральная система с умеренным разрешением
• Обзорный спектрометр с пространственным разрешением
Глава 2. Исследование динамики плотности плазмы по уширен то
линии На
• Исследование распределения излучения линии На по радиусу
• Измерение концентрации электронов по форме линии На
Глава 3. Измерение параметров плазмы по форме спектральных линий примесей
• Измерения магнитного поля в плазме
Определение величины магнитного поля в промежутке плазма-вакуумная камера
• Измерение температуры ионов кремния А‘ И
Глава 4. Измерение температуры горячей области плазмы по форме
линии И а
• Экспериментальные условия для измерения температуры
• Измерение концентрации электронов по Штарковкому уширению линии Эр в режиме измерения ионной температуры
• Измерение динамики ионной температуры в горячей области
• Механизм быстрого нагрева ионов
Эксперименты по подтверждению предложенной модели
Заключение
Литература

• Многопробочная ловушка ГОЛ
Открытые ловушки (линейные пробочные системы) для удержания плазмы были предложены и развивались как установки для получения фундаментальных знаний по физике плазмы, так и в качестве кандидатов для термоядерных приложений (см. [1-3]). В настоящее время исследования по открытым ловушкам ведутся в нескольких лабораториях мира [4-9, 67]. Одна из таких систем является многопробочная открытая ловушка, в которой для увеличения времени жизни плазмы магнитное поле имеет конфигурацию гофрированного соленоида [1]. В схеме много пробочного удержания длина свободного пробега ионов должна быть существенно меньше полной длины системы, поэтому для достижения реакторных параметров при разумных размерах установки плазма должна иметь плотность ~1017 см '3 (см., напр., [10]) и, соответственно, величину Р больше 1.
Идея многопробочного удержания горячей плазмы, предложенная Г.И. Будкером, В.В. Мирновым и Д.Д. Рютовым, основывается на следующих соображениях. Рассмотрим плазму в прямой трубе с продольным магнитным полем. Если плазма приготовлена в ней без контакта с торцами, время ее остывания определяется скоростью газодинамического расширения и может быть оценено как
/| ~ Ы ,
где V-]-. - тепловая скорость ионов, Ь - длина установки. Так для положительного
энергетического выхода при 7)~ 10 кэВ и п~ 1018 см’3 длина установки должна быть масштаба 200 м.
Для уменьшения длины системы авторами предложено профилирование магнитного поля (см. Рис. 1) с периодом гофрировки /, много меньшим длины

помощью этой диагностики с измерениями плотности электронов интерферометром на основе He-Ne лазера на длине волны 1.15 мкм (см. Рис. 21), расположенного в 19 см от регистрации света из плазмы для Штарковской спектроскопии (измерения проводились спектральной системой с умеренным разрешением). Измерения проводились в режиме работы установки с разделительной фольгой между вакуумными системами ускорителя электронов и плазменной частью установки. Поэтому увеличение плотности плазмы на 66 см (по Нед в момент времени t~ 23 мке и на 85 см (интерферометром) в /~28 мке соответствует приходу облаку плазмы от испаренной электронным пучком разделительной фольги. По данным измерений можно оценить скорость разлета плазмы от фольги V- 3-Ю6 см/с.
На следующем рисунке (Рис. 22) показана эволюция плотности электронов в области с локально пониженным магнитным полем на входе установки ГОЛ-3 (эксперимент описан в [62]), измеренная по форме профиля линии На, полученного с помощью диссектора на спектральной системе с умеренным разрешением. Повышение плотности в районе 30 микросекунд соответствует приходу плотного облака со стороны компрессора пучка электронов. Для транспортировки электронного пучка в сильное поле необходимо наличие газа в области сжатия, кроме того, этот газ создает проводимость попрек магнитного поля для тока создающего предварительную плазму [68]. Этот газ напускается в область слабого поля вблизи входной пробки. И после прохождения пучка, часть газа в виде плазмы, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля, попадает в плазменную часть установки. В момент инжекции пучка концентрация газа вблизи пробки составляет масштаба 1016 см '3.
Результаты измерения динамики плотности, полученные при помощи спектрометра высокого разрешения в режиме работы установки с гофрированным магнитным полем, показаны на Рис. 23.