Диагностика лазерного индуцированного тушения для диверторной плазмы Т-15МД
- Авторы: Криворучко Д.Д.1,2, Горбунов А.В.1, Пшенов А.А.1,3, Панфилов Д.С.1,3
-
Учреждения:
- НИЦ “Курчатовский институт”
- Научно-исследовательский университет “Московский физико-технический институт”
- НИЯУ Московский инженерно-физический институт
- Выпуск: Том 49, № 6 (2023)
- Страницы: 545-557
- Раздел: ТОКАМАКИ
- URL: https://journals.rcsi.science/0367-2921/article/view/139557
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292123600152
- EDN: https://elibrary.ru/WYGLTG
- ID: 139557
Цитировать
Аннотация
Диагностику на основе лазерного индуцированного тушения (ЛИТ) и лазерной индуцированной флуоресценции (ЛИФ) планируется использовать на токамаке Т-15МД для локальных измерений концентрации атомарного водорода na(HI) в диверторной плазме. Рассмотрены как физические, так и технические аспекты разработки диагностической системы. Для зондирования плазмы предлагается использовать модулированный во времени тулиевый волоконный лазер с длиной волны генерации 1875 нм и пиковой мощностью 5 Вт. Наблюдение сигналов будет проводиться двумя системами сбора света: вакуумной для измерений в районе ударной точки и атмосферной для остальной области дивертора. Физическое обоснование применимости диагностики основано на расчете ожидаемых сигналов тушения и флуоресценции, а также фонового излучения в линиях с помощью модифицированной столкновительно-излучательной модели. В расчетах использовались 2D-распределения параметров плазмы, полученные в коде SOLPS 4.3, для сценариев работы токамака с и без дополнительного нагрева плазмы. Ожидаемые ошибки измерений na(HI) ЛИТ-методом лежат в пределах 10% для большинства точек, и не превышают 25% для всех рассматриваемых сценариев работы токамака при условии усреднения сигналов за 10 мс. ЛИФ-метод позволяет проводить измерения с относительными ошибками до 50%.
Об авторах
Д. Д. Криворучко
НИЦ “Курчатовский институт”; Научно-исследовательский университет “Московский физико-технический институт”
Email: daria.krivoruchko@phystech.edu
Россия, Москва; Россия, Долгопрудный
А. В. Горбунов
НИЦ “Курчатовский институт”
Email: daria.krivoruchko@phystech.edu
Россия, Москва
А. А. Пшенов
НИЦ “Курчатовский институт”; НИЯУ Московский инженерно-физический институт
Email: daria.krivoruchko@phystech.edu
Россия, Москва; Россия, Москва
Д. С. Панфилов
НИЦ “Курчатовский институт”; НИЯУ Московский инженерно-физический институт
Автор, ответственный за переписку.
Email: daria.krivoruchko@phystech.edu
Россия, Москва; Россия, Москва
Список литературы
- Clark J.G., Bowden M.D., Scannell R. // Review of Scientific Instruments. 2021. T. 92. № 4. C. 043545. https://doi.org/10.1063/5.0043813
- Blanchard P., Andrebe Y., Arnichand H., Agnello R., Antonioni S., Couturier S., Decker J., De KerchoveD’Exaerde T., Duval B.P., Furno I., Isoz P.-F., Lavanchy P., Llobet X., Marlétaz B., Masur J. and the TCV team // Journal of Instrumentation. 2019. T. 14. № 09. C. C09013. https://doi.org/10.1088/1748-0221/14/10/C10038
- Asadulin G.M., Bel’bas I.S., Gorshkov A.V. // Fusion Engineering and Design. 2022. T. 177. C. 113066.https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2022.113066
- Gorbunov A.V., Klyuchnikov L.A., Korobov K.V. // Issues Atomic Sci. Technol. Ser. Thermonucl. Fusion. 2015. T. 2. C. 62.
- Verhaegh K., Lipschultz B., Duval B.P., Harrison J.R., Reimerdes H., Theiler C., Labit B., Maurizio R., Mari-ni C., Nespoli F., Sheikh U., Tsuid C.R., Vianello N., Vijvers W.A.J., the TCV team and the EURO fusion MST team // Nuclear Materials and Energy. 2017. T. 12. C. 1112. https://doi.org/10.1016/j.nme.2017.01.004
- Isler R.C. // Fusion engineering and design. 1997. T. 34. C. 115.
- Soukhanovskii V.A., McLean A.G., Allen S.L. // Review of Scientific Instruments. 2014. T. 85. № 11. C. 11E418. https://doi.org/10.1063/1.4891600
- Griener M., Wolfrum E., Cavedon M., Dux R., Rohde V., Sochor M., Muñoz Burgos J.M., Schmitz O., Stroth U. and ASDEX Upgrade Team // Review of Scientific Instruments. 2018. T. 89. № 10. C. 10D102.https://doi.org/10.1063/1.5034446
- Agostini M., Scarin P., Cavazzana R., Carraro L., Grando L., Taliercio C., Franchin L.,Tiso A. // Review of Scientific Instruments. 2015. T. 86. № 12. C. 123513.https://doi.org/10.1063/1.4939003
- Kim M., Cho M.S., Cho B.I. // Journal of Nuclear Materials. 2017. T. 487. C. 305. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2017.02.025
- Paris P., Piip K., Hakola A., Laan M., Aints M., Koivuranta S., Likonen J., Lissovski A., Mayer M., Neu R., Rohde V., Sugiyama K. and ASDEX Upgrade Team // Fusion Engineering and Design. 2015. T. 98. C. 1349. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2015.03.004
- Krupin V.A., Klyuchnikov L.A., Korobov K.V., Nemets A.R., Nurgaliev M.R., Gorbunov A.V., Naumenkob N.N., Troynova V.I., Tugarinova S.N., Fomin F.V. // Physics of Atomic Nuclei. 2015. T. 78. C. 1164.https://doi.org/10.1134/S1063778815100051
- Brix M., Dodt D., Dunai D., Lupelli I., Marsen S., Mel-son T.F., Meszaros B., Morgan P., Petravich G., Refy D.I., Silva C., Stamp M., Szabolics T., Zastrow K.-D., Zolet-nik S. and JET-EFDA Contributors // Review of Scientific Instruments. 2012. T. 83. № 10. C. 10D533.https://doi.org/10.1063/1.4739411
- Lomanowski B.A., Meigs A.G., Sharples R.M., Stamp M., Guillemaut C. and JET Contributors // Nuclear Fusion. 2015. T. 55. № 12. C. 123028. https://doi.org/10.1088/0029-5515/55/12/123028
- Wu H., Subba F., Wischmeier M., Cavedon M., Zani-no R., ASDEX Upgrade Team // Plasma Physicsand Controlled Fusion. 2021. T. 63. № 10. C. 105005.https://doi.org/10.1088/1361-6587/ac1568
- Gorbunov A., Mukhin E., Burgos J.M., Krivoruchko D., Vukolov K., Kurskiev G., Tolstyakov S. // Plasma Physicsand Controlled Fusion. 2022. T. 64. № 11. C. 115004. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ac89ad
- Gorbunov A.V., Mukhin E.E., Berik E.B., Vukolov K.Y., Lisitsa V.S., Kukushkin A.S., Levashova M.G., Barn-sley R., Vayakis G., Walsh M.J. // Fusion Engineering and Design. 2017. T. 123. C. 695. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2017.05.129
- Gorbunov A.V., Mukhin E.E., Berik E.B., Melkumov M.A., Babinov N.A., Kurskiev G.S., Tolstyakov S.Yu., Vukolo-va K.Yu., Lisitsa V.S., Levashova M.G., Andrew P., Kempenaars M., Vayakis G., Walsh M.J. // Fusion Engineering and Design. 2019. T. 146. C. 2703.https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2019.04.091
- Gohil P., Burgess D.D. // Plasmaphysics. 1983. T. 25. № 10. C. 1149.
- Gorbunov A.V., Molodtsov N.A., Moskalenko I.V., Shcheglov D.A // Review of Scientific Instruments. 2010. T. 81. № 10. C. 10D712.doi: doi.org/https://doi.org/10.1063/1.3475799
- Che Y., Zang Q., Han X., Xiao S., Hu J., Ren M., Liu J., Zhou J. // Fusion Engineering and Design. 2021. T. 169. C. 112699.https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112699
- Khvostenko P.P., Anashkin I.O., Bondarchuk E.N., Chudnovsky A.N., Kavin A.A., Khvostenko A.P., Kirne-va N.A., Kuzmin E.G., Levin I.V., Leonov V.M., Lutchenko A.V., Modyaev A.L., Nikolaev A.V., Notkin G.E., Romannikov A.N., Roy I.N., Sokolov M.M., Sush-kov A.V. // Fusion Engineering and Design. 2021. T. 164. C. 112211. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2020.112211
- Loarte A., Lipschultz B., Kukushkin A.S. // Nuclear Fusion. 2007. T. 47. https://doi.org/10.1088/0029-5515/47/6/S04
- Kubach T., Lindner P., Kallenbach A., Schumacher U., ASDEX Upgrade Team // 31st European Physical Society Conference on Plasma Physics. European Physical Society, 2004.
- Razdobarin G.T., Semenov V.V., Sokolova L.V., Folom-kin I.P., Burakov V.S., Misakov P.Y., Naumenkov P.A., Nechaev S.V. // Nuclear Fusion. 1979. T. 19. № 11. C. 1439. https://doi.org/10.1088/0029-5515/19/11/004
- Асадулин Г.М., Бельбас И.С., Горшков А.В. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2016. Т. 39. № 2. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2016-39-2-91-95
- Mukhin E.E., Kurskiev G.S., Gorbunov A.V., Samso-nov D.S., Tolstyakov S.Y., Razdobarin A.G., Babi-nov N.A., Bazhenov A.N., Bukreev I.M., Dmitriev A.M., Elets D.I., Koval1 A.N., Litvinov A.E., Masyukevich S.V., Senitchenkov V.A., Solovei V.A., Tereschenko I.B., Varshavchik L.A., Kukushkin A.S., Khodunov I.A., Levashova M.G., Lisitsa V.S., Vukolov K.Yu., Berik E.B., Chernakov P.V., Chernakov AI.P., Chernakov An.P., Zatil-kin P.A., Zhiltsov N.S., Krivoruchko D.D., Skrylev A.V., Mokeev A.N., Andrew P., Kempenaars M., Vayakis G., Walsh M.J. // Nuclear Fusion. 2019. T. 59. № 8. C. 086052. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab1cd5
- Mukhin E.E., Tolstyakov S.Y., Kurskiev G.S., Zhil’-tsov N.S., Koval A.N., Solovei V.A., Gorbunov A.V., Gorshkov A.V., Asadulin G.M., Kornev A.F., Makarov A.M., Bogachev D.L., Babinov N.A., Samsonov D.S., Razdobarin A.G., Bazhenov A.N., Bukreev I.M., Dmitriev A.M., Elets D.I., Senichenkov V.A., Tereshchenko I.B., Varshavchik L.A., Khodunov I.A., Chernakov An.P., Mar-chii G.V., Nikolaenko K.O., Ermakov N.V // Plasma Physics Reports. 2022. T. 48. № 8. C. 866.https://doi.org/10.1134/S1063780X22700301
- Pshenov A.A., Kukushkin A.S., Gorbunov A.V., Marenkov E.D. // Nuclear Materials and Energy. 2022. C. 101342. https://doi.org/10.1016/j.nme.2022.101342