Диагностика плазмы в диверторе Т-15МД: задачи, проблемы и возможности реализации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматриваются различные методы диагностики диверторной плазмы, планируемые к применению на токамаке Т-15МД. Обсуждаются технические проблемы, возникающие при эксплуатации оптических систем в диверторной зоне, в том числе деградация внутрикамерных оптических элементов. Основное внимание уделено концептуальному проекту диагностической системы “пассивная спектроскопия в диверторе”. Подробно описаны оптическая система, включающая внутривакуумные зеркала, и способы защиты ее компонентов от негативного воздействия плазмы. С помощью методов синтетической диагностики и численного моделирования показана возможность решения задачи томографического восстановления двумерного профиля излучения плазмы в диверторе Т-15МД. На основе представленных результатов сделано заключение о возможности применения пассивной спектроскопии для получения данных о параметрах плазмы в диверторе с хорошим пространственным разрешением, что позволит исследовать физику процессов и контролировать работу дивертора Т-15МД, включая режим детачмента.

Об авторах

К. Ю. Вуколов

НИЦ “Курчатовский институт”; Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Россия, Москва; Москва

Е. Н. Андреенко

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Россия, Москва

М. Ю. Бузмаков

НИЦ “Курчатовский институт”; Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Россия, Москва; Москва

В. С. Неверов

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Россия, Москва

И. И. Орловский

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Россия, Москва

Ю. И. Толпегина

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Россия, Москва

Д. А. Федоров

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Хвостенко П.П., Анашкин И.О., Бондарчук Э.Н., Инютин Н.В., Крылов В.А., Левин И.В., Минеев А.Б., Соколов М.М. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2019. Т. 42. Вып. 1. С. 15. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2019-42-1-15-38.
  2. Theiler C., Lipschultz B., Harrison J., Labit B., Reimerdes H., Tsui C., Vijvers W.A.J., Boedo J.A. Duval B.P., Elmore S., Innocente P., Kruezi U., Lunt T., Maurizio R., Nespoli F., Sheikh U., Thornton A.J., van Limpt S.H.M., Verhaegh K., Vianello N., TCV team and the EUROfusion MST1 team // Nucl. Fusion. 2017. V. 57. P. 072008. https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa5fb7.
  3. De Oliveira H., Theiler C., Elaian H., TCV Team // Rev. Sci. Instrum. 2021. V. 92. P. 043547. https://doi.org/10.1063/5.0043523.
  4. Хромов Н.А., Векшина Е.О., Гусев В.К., Литуновский Н.В., Патров М.И., Петров Ю.В., Сахаров Н.В. // ЖТФ. 2021. Т. 91. № 3. С. 421. https://doi.org/10.21883/JTF.2021.03.50518.227-20.
  5. Сарычев Д.В., Соловьев Н.А., Диас-Михайлова Д.Е., Плоскирев Е.Г., Орловский Д.А., Сергеев Д.С. // 51-я Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, 2024, г. Звенигород: Сб. тез. докл. М.: АО НТЦ “ПЛАЗМАИОФАН”, 2024. С. 292. doi: 10.34854/ICPAF.51.2024.1.1.241.
  6. Mukhin E.E., Kurskiev G.S., Gorbunov A.V., Samsonov D.S., Tolstyakov S.Yu., Razdobarin A.G., Babinov N.A., Bazhenov A.N., Bukreev I.M., Dmitriev A.M., Elets D.I., Koval 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 Al.P., Chernakov An.P., Zatilkin P.A., Zhiltsov N.S., Krivoruchko D.D., Skrylev A.V., Mokeev A.N., Andrew P., Kempenaars M., Vayakis G., Walsh M.J. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59. P. 086052. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab1cd5.
  7. Arnichand H., Andrebe Y., Blanchard P., Antonioni S., Couturier S., Decker J., Duval B.P., Felici F., Galperti C., Isoz P.-F., Lavanchy P., Llobet X., Marletaz B., Marmillod P., Masur J. // Journal of Instrumentation. 2019. V. 14. P. C09013. https://doi.org/10.1088/1748-0221/14/09/C09013.
  8. Ravensbergen T., van Berkel M., Silburn S.A., Harrison J.R., Perek A., Verhaegh K., Vijvers W.A.J., Theiler C., Kirk A., de Baar M.R. and the EUROfusion MST1 team // Nucl. Fusion. 2020. V. 60. P. 066017. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab8183.
  9. Harrison J.R., Vijvers W.A.J., Theiler C., Duval B.P., Elmore S., Labit B., Lipschultz B., van Limpt S.H.M., Lisgo S.W., Tsui C.K., Reimerdes H., Sheikh U., Verhaegh K.H.A., Wischmeier M., the MST1 and TCV Teams // Nuclear Materials and Energy. 2017. V. 12. P. 1071. https://doi.org/10.1016/j.nme.2016.10.020.
  10. Verhaegh K., Lipschultz B., Duval B.P., Harrison J.R., Reimerdes H., Theiler C., Labit B., Maurizio R., Marini C., Nespoli F., Sheikh U., Tsui C.K., Vianello N., Vijvers W.A.J., TCV team and the EUROfusion team // Nuclear Materials and Energy. 2017. V. 12. P. 1112. https://doi.org/10.1016/j.nme.2017.01.004.
  11. Krasheninnikov S.I., Kukushkin A.S., Pshenov A.A. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23. P. 055602. https://doi.org/10.1063/1.4948273.
  12. Karhunen J., Lomanowski B., Solokha V., Aleiferis S., Carvalho P., Groth M., Lawson K.D., Meigs A.G., Shaw A. and JET Contributors // Plasma Phys. Control. Fusion. 2021. V. 63. P. 085018. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ac0b9e.
  13. Karhunen J., Holm A., Lomanowski B., Solokha V., Aleiferis S., Carvalho P., Groth M., Lawson K.D., Meigs A.G., Shaw A and JET Contributors // Plasma Phys. Control. Fusion. 2022. V. 64. P. 075001. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ac6ae3
  14. Linehan B.L., Mumgaard R.T., Wensing M., Verhaegh K., Andrebe Y., Harrison J.R., Duval B.P., Theiler C., TCV team // Rev. Sci. Instrum. 2018. V. 89. P. 103503. https://doi.org/10.1063/1.5058224.
  15. Perek A., Vijvers W.A.J., Andrebe Y., Classen I.G.J., Duval B.P., Galperti C., Harrison J.R., Linehan B.L., Ravensbergen T., Verhaegh K., de Baar M.R., EUROfusion MST1 Teams // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90. P. 123514. https://doi.org/10.1063/1.5115569.
  16. Vijvers W.A.J., Mumgaard R.T., Andrebe Y., Classen I.G.J., Duval B.P., Lipschultz B. // Journal of Instrumentation. 2017. V. 12. P. C12058. https://doi.org/10.1088/1748-0221/12/12/C12058.
  17. Алексеев А.Г., Забродский В.В., Сарычев Д.В., Соловьев Н.А., Сушков А.В. // Физика плазмы. 2022. T. 48. C. 1206. https://doi.org/10.31857/S0367292122601035.
  18. Толпегина Ю.И., Горбунов А.В., Ялынская Н.Д., Тимохин В.М., Сергеев В.Ю., Горшков А.В. // 50-я Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, 2023, г. Звенигород: Сб. тез. докл. М.: АО НТЦ “ПЛАЗМАИОФАН”, 2023. С. 101. doi: 10.34854/ICPAF.2023.50.2023.1.1.057.
  19. Криворучко Д.Д., Горбунов А.В., Пшенов А.А., Панфилов Д.С. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 545. https://doi.org/10.31857/S0367292123600152.
  20. Толпегина Ю.И., Горшков А.В., Асадулин Г.М., Бельбас И.С., Горбунов А.В., Криворучко Д.Д., Пшенов А.А. // 19-я Всероссийская конференция “Диагностика высокотемпературной плазмы”, 2021, г. Сочи: Сб. тезисов докладов. С. 142.
  21. Eckstein W. // Sputtering by Particle Bombardment, Topics Appl. Physics. 2007. V. 110. P. 33. https://doi.org/10.1007/978-3-540-44502-9_3.
  22. Wisse M., Eren B., Marot L., Steiner R., Meyer E. // Rev. Sci. Instrum. 2012. V. 83. P. 013509. https://doi.org/10.1063/1.3678640.
  23. Litnovsky A., Wienhold P., Philipps V., Sergienko G., Schmitz O., Kirschner A., Kreter A., Droste S., Samm U., Mertens Ph., Donné A.H., TEXTOR Team, Rudakov D., Allen S., Boivin R., McLean A., Stangeby P., West W., Wong C., DIII-D Team, Lipa M., Schunke B., Tore-Supra Team, De Temmerman G., Pitts R., TCV Team, Costley A., Voitsenya V., Vukolov K., Oelhafen P., Rubel M., Romanyuk A. // J. Nuclear Materials. 2007. V. 363. P. 1395. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.01.281.
  24. Vukolov K.Yu., Guseva M.I., Evstigneev S.A., Medvedev A.A., Zvonkov S.N. // Plasma Devices and Operations. 2004. V. 12. №. 3. P. 193. https://doi.org/10.1080/1051999042000238040.
  25. Litnovsky A., Rudakov D.L., De Temmerman G., Wienhold P., Philipps V., Samm U., McLean A.G., West W.P., Wong C.P.C., Brooks N.H., Watkins J.G., Wampler W.R., Stangeby P.C., Boedo J.A., Moyer R.A., Allen S.L., Fenstermacher M.E., Groth M., Lasnier C.J., Boivin R.L., Leonard A.W., Romanyuk A., Hirai T., Pintsuk G., Breuer U., Scholl A. // Fusion Eng. Des. 2008. V. 83. P. 79. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2007.06.042.
  26. Garcia-Carrasco A., Petersson P., Rubel M., Widdowson A., Fortuna-Zalesna E., Jachmich S., Brix M., Marot L. // Nuclear Materials and Energy. 2017. V. 12. P. 506. https://doi.org/10.1016/j.nme.2016.12.032.
  27. Bardamid A.F., Vukolov K.Yu., Konovalov V.G., Naidenkova D.I., Rogov A.V., Ryzhkov I.V., Shapoval A.N., Shtan A.F., Solodovchenko S.I., Voitsenya V.S., Yakimov K.I. // Plasma Devices and Operations. 2006. V. 14. P. 159. https://doi.org/10.1080/10519990600673821.
  28. Soni K., Moser L., Steiner R., Mathys D., Le Guern F., Piqueras J., Marot L., Meyer E. // Nuclear Materials and Energy. 2019. V. 21. P. 100702. https://doi.org/10.1016/j.nme.2019.100702.
  29. Рогов А.В., Капустин Ю.В., Мартыненко Ю.В. // ЖТФ. 2021. Т. 91. Вып. 9. С. 1369. http://dx.doi.org/10.21883/JTF.2021.09.51216.37-21.
  30. Vukolov K.Yu., Mukhammedzyanov T.R., Andreenko E.N., Arkhipov I.I., Orlovskiy I.I., Tobengauz A.M., Vukolov D.K. // Fusion Eng. Des. 2013. V. 88. P. 1280. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2013.03.015.
  31. Moon S., Petersson P., Rubel M., Fortuna-Zalesna E., Widdowson A., Jachmich S., Litnovsky A., Alves E. // Nuclear Materials and Energy. 2019. V. 19. P. 59. https://doi.org/10.1016/j.nme.2019.02.009.
  32. Андреенко Е.Н., Орловский И.И., Алексеев А.Г., Морозов А.А. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2019. Т. 42. Вып. 3. С. 13. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2019-42-3-13-24.
  33. Орловский И.И., Вуколов К.Ю., Андреенко Е.Н., Алексеев А.Г. // 50-я Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, 2023, г. Звенигород: Сб. тез. докл. М.: АО НТЦ “ПЛАЗМАИОФАН”, 2023. С. 294. doi: 10.34854/ICPAF.2023.50.2023.1.1.238.
  34. Рогов А.В., Капустин Ю.В. // Успехи прикладной физики. 2016. Т. 4. №3. С. 240.
  35. Litnovsky A., De Temmerman G., Vukolov K., Wienhold P., Philipps V., Schmitz O., Samm U., Sergienko G., Oelhafen P., Büttner M., Orlovskiy I., Yastrebkov A., Breuer U., Scholl A. // Fusion Eng. Des. 2007 V. 82. P. 123. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2006.07.095.
  36. Alekseev A., Andreenko E., Orlovskiy I., Gorshkov A., Akhtyrsky S., Kozlov A., Smekalin V., Ulyanitskiy V., Khmelnitsky R., Evlashin S., Eberle S. // Fusion Eng. Des. 2019. V. 146. P. 144. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2018.12.002.
  37. Вуколов К.Ю., Мухаммедзянов Т.Р., Звонков С.Н., Свечников Н.Ю., Станкевич В.Г., Архипов И.И., Раджаратнам Д. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2010. Т. 33. Вып. 4. С. 13. http://dx.doi.org/10.21517/0202-3822-2010-33-4-13-20.
  38. Gorshkov A.V., Alekseev A.G., Andreenko E.N., Asadulin G.M., Ageorges N., Kampf D., Naumenko N.N. // Fusion Eng. Des. 2019. V. 146. P. 329. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2018.12.061.
  39. Неверов В.С., Андреенко Е.Н., Ахтырский С.В., Земцов И.А., Крупин В.А., Кукушкин А.Б., Немец А.Р., Нургалиев М.Р., Пшенов А.А. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2023. Т. 46. Вып.2. С. 23. doi: 10.21517/0202-3822-2023-46-2-23-37.
  40. Carr M., Meakins A., Bernert M., David P., Giroud C., Harrison J., Henderson S., Lipschultz B., Reimold F., EUROfusion MST1 Team and ASDEX Upgrade Team // Rev. Sci. Instrum. 2018. V. 89. P. 083506. https://doi.org/10.1063/1.5031087; https://cherab.info.
  41. Meakins A., Carr M. // Raysect/source: v0.7.0 Release. Version v0.7.0. Zenodo. 2020. https://doi.org/10.5281/zenodo.1341346; https://raysect.org.
  42. Kukushkin A.S., Pacher H.D., Kotov V., Pacher G.W., Reiter D. // Fusion Eng. Des. 2011. V. 86. P. 2865. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2011.06.009.
  43. Summers H.P. The ADAS User Manual. 2004. Version 2.6. http://www.adas.ac.uk; https://open.adas.ac.uk/.
  44. Lomanowski B.A., Meigs A.G., Sharples R.M., Stamp M., Guillemaut C. and JET Contributors // Nucl. Fusion 55 (2015) 123028, http://dx.doi.org/10.1088/0029-5515/55/12/123028
  45. Neverov V.S., Khusnutdinov R.I., Alekseev A.G., Carr M., De Bock M., Kukushkin A.B., Lovell J., Meakins A., Pitts R., Polevoi A.R., Veshchev E // Plasma Phys. Control. Fusion. 2020. V. 62. P. 115014. https://doi.org/10.1088/1361-6587/abb53b.
  46. Andersen A.H., Kak A.C. // Ultrasonic Imaging. 1984. V. 6. P. 81. https://doi.org/10.1177/016173468400600107.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024