Plasma diagnostics in T-15MD divertor: tasks, problems, and implementation possibilities

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The article considers different methods of divertor plasma diagnostics planned for using in the T-15MD tokamak. Technical problems arising during operation of optical systems in the divertor zone are discussed, including degradation of in-vessel optical elements. The main attention is paid to the conceptual design of the “Passive Spectroscopy in Divertor” diagnostic system. The optical system, including in-vessel mirrors, and methods for protecting its components from the negative effects of plasma are described in detail. Using synthetic diagnostics and numerical simulation methods, the possibility of solving the problem of tomographic reconstruction of the two-dimensional profile of plasma radiation in the T-15MD divertor is demonstrated. Based on the results presented, it was concluded that passive spectroscopy can be used for obtaining data on plasma parameters in the divertor with good spatial resolution, which will make it possible to study the physics of processes and monitor the operation of the T-15MD divertor, including the operation in detachment regime.

Sobre autores

K. Vukolov

National Research Center “Kurchatov Institute”; Bauman Moscow State Technical University

Autor responsável pela correspondência
Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Rússia, Moscow; Moscow

E. Andreenko

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Rússia, Moscow

M. Buzmakov

National Research Center “Kurchatov Institute”; Bauman Moscow State Technical University

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Rússia, Moscow; Moscow

V. Neverov

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Rússia, Moscow

I. Orlovskiy

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Rússia, Moscow

Yu. Tolpegina

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Rússia, Moscow

D. Fedorov

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: vukolov_ky@nrcki.ru
Rússia, Moscow

Bibliografia

  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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024