Концепция диагностической системы измерения профиля электронной температуры плазмы по интенсивности электронно-циклотронного излучения для установки ТРТ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлена концепция диагностики ЭЦИ для установки ТРТ и оценены достижимые параметры измерений в базовом сценарии. Целевая для диагностики область спектра соответствует первой гармонике частоты ЭЦР в обыкновенной поляризации (O1) и второй гармонике в необыкновенной поляризации (X2). Предполагается осуществлять измерения со стороны слабого поля вдоль двух линий обзора: радиальной и тороидально наклоненной. Доступная область спектра в терминах нормированной радиальной координаты приблизительно оценивается в –0.9—0.9 для O1 и –0.1—0.9 для X2. Для формирования входного волнового пучка предлагается применять квазиоптическую фокусирующую систему, обеспечивающую поперечный размер разрешаемой области примерно 3—5 см на O1 и 1.2—3 см на X2. Для измерений предлагается применять фурье-спектрометры с временным разрешением около 10 мс и многоканальные гетеродинные приемники с временным разрешением около 1 мкс. Минимальный радиальный размер разрешаемой области оценивается в 3—5 см для O1 и 2—4 см для X2, в зависимости от координаты.

Об авторах

Н. А. Соловьёв

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

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

Д. Е. Диас Михайлова

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: solovev_NA@nrcki.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Красильников А. В., Коновалов С. В., Бондарчук Э. Н., Мазуль И. В., Родин И. Ю., Минеев А. Б., Кузьмин Е. Г., Кавин А. А., Карпов Д. А., Леонов В. М.. Хайрутдинов Р. Р., Кукушкин А. С., Портнов Д. В., Иванов А. А., Бельченко Ю., Денисов Г. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 970. doi: 10.31857/S0367292121110196
  2. Кащук Ю. А., Коновалов С. В., Красильников А. В. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 1159. doi: 10.31857/S0367292122700214
  3. Luhmann Jr. N. С., Bindslev Н., Park Н., Sanchez J., Taylor G., Yu С. X. // Fusion Science and Technology. 2008. V. 53. Р. 335. doi: 10.13182/FST08-A1675
  4. Donne A. J. H., Barth C. J., Weisen H. // Fusion Science and Technology. 2008. V. 53. Р. 397. doi: 10.13182/FST08-A1676
  5. Stratton В. C., Bitter M. Hill K. W., Hillis D. L., Hogan J. T. // Fusion Science and Technology. 2008. V. 53. Р. 431. doi: 10.13182/FST08-A1677
  6. Taylor G., Austin M. E., Basile A., Beno J. H., Danani S., Feder R., Houshmandyar S., Hubbard A. E., Johnson D. W., Khodak A., Kumar R., Kumar S., Ouroua A., Padasalagi S. B., Pandya H. К. B., Phillips P. E., Rowan W. L., Stillerman J., Thomas S., Udintsev V. S., Vayakis G., Walsh M. Weeks D. // EPJ Web Conf. 2017. V. 147. Р. 02003. doi: 10.1051/epjconf/201714702003
  7. Udintsev V. S., Danani S., Taylor G., Giacomin T, Guirao J., Pak S., Hughes S., Worth L., Vayakis G., Walsh M., Schneider J., Pandya M., Kumar H. K.B., Kumar V., Jha S., Thomas S., Padasalagi S. B., Kumar S., Phillips P. E., Rowan W. L., Austin M. E., Khodak A., Feder R., Neilson H., Basile A., Hubbard A. E., Saxena A., Nazare C., Maquet P., Gimbert N. // EPJ Web Conf. 2019. V. 203. Р. 03003. doi: 10.1051/epjconf/201920303003
  8. Taylor G., Harvey R. W. // Fusion Science and Technology. 2009. V. 55. Р. 64. doi: 10.13182/FST55-64
  9. Goldsmith P. Quasioptical Systems: Gaussian Beam Quasioptical Propagation and Applications. Wiley, 1998. (IEEE Press Series on RF and Microwave Technology).
  10. Udintsev V. S., Maquet P., Gimbert N., Giacomin T, Guirao J., Iglesias S., Vacas C., Walsh M. J., Pak S., Conway B., Dapena M., Drevon J.-M., Eaton G., Hughes S., Darby T., Bamber R. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2019. V. 47. Р. 864. doi: 10.1109/TPS.2018.2879407
  11. Taylor G., Austin M. E., Beno J. H., Danani S., Ellis R. F., Feder R., Hester J. L., Hubbard A. E., Johnson D. W., Kumar R., Kumar S., Kumar V., Ouroua A., Pandya H. К. B., Phillips P. E., Roman C., Rowan W. L., Udintsev V., Vayakis G., Walsh M. // EPJ Web of Conferences. 2015. V. 87. Р. 03002. doi: 10.1051/epjconf/20158703002
  12. Wang H., Liu X., Lu Z., Yu J., Yao Y., Liu H., Qi L., Chen Z., Chen X. // 2016 IEEE9th UK-Europe-China Workshop on Millimetre Waves and Terahertz Technologies (UCMMT). 2016. Р. 111. doi: 10.1109/UCMMT.2016.7873980
  13. Buratti P., Zerbini M. // Review of Scientific Instruments. 1995. V. 66. Р. 4208. doi: 10.1063/1.1146438
  14. Simonetto A., Sozzi C., Garavaglia S., Fessey J. A., Nowak S., Contributors J.-E. // Review of Scientific Instruments. 2011. V. 82. Р. 113506. doi: 10.1063/1.3660276
  15. Liu Y., Schmuck S., Zhao H., Fessey J., Trimble P., Liu X., Zhu Z., Zang Q., Hu L. // Plasma Science and Technology. 2016. V. 18. Р. 1148. doi: 10.1088/10090630/18/12/02
  16. Hartfuss H. J., Geist T., Hirsch M. // Plasma Physics and Controlled Fusion. 1997. V. 39. Р. 1693. doi: 10.1088/0741-3335/39/11/001
  17. Austin M. E., Lohr J. // Review of Scientific Instruments. 2003. V. 74. Р. 1457. doi: 10.1063/1.1530387
  18. Chatterjee R., Phillips P., Heard J., Watts C., Gandy R., Hubbard A. // Fusion Engineering and Design. 2001. V. 53. Р. 113. DOI: https://doi.org/10.1016/ S0920-3796(00)00484-1
  19. Kinch M. A., Rollin В. V. // British Journal of Applied Physics. 1963. V. 14. Р. 672. doi: 10.1088/0508-3443/14/10/317
  20. Hartfuss H.-J., Geist T. Fusion Plasma Diagnostics with mm-Waves. Weinheim: Wiley, 2013
  21. High Sensitive Radiometers for Plasma Diagnostics. URL: https://elva-l.com/products/a40059
  22. Walls C. // Fusion Science and Technology. 2007. V. 52. Р. 176. DOI: 10.13182/ FST07-A1497
  23. Deng J., Lu Q., Jia D., Yang K., Zhu Z. // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2018. V. 28. Р. 242. doi: 10.1109/LMWC.2018.2804158
  24. Isayama A., Isei N., Ishida S., Sato M. // Review of Scientific Instruments. 2002. T. 73. Р. 1165. doi: 10.1063/1.1436132
  25. Kawahata K., de Vries P. C., Nagayama Y., Inagaki S., Tokuzawa T., Tanaka K., Sasao H. // Review of Scientific Instruments. 2001. V. 72. Р. 387. doi: 10.1063/1.1309006
  26. Guharay S. K., Boyd D. A., Ellis R. F., Stauffer F. J., Lasnier C. J. // Review of Scientific Instruments. 1990. V. 61. Р. 3520. doi: 10.1063/1.1141561
  27. Stott P. E., Gorini G., Prandoni P., Sindoni E. Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors. New York: Springer, 2012. 652 c.
  28. Belousov V. L, Vershkov V. A., Denisov G. G., Khozin M. A., Shelukhin D. A. // Technical Physics Letters. 2017. V. 43. Р. 1037. doi: 10.1134/S1063785017110189.
  29. Mohyuddin W., Woo D., Kim S., Kim K., Choi H. // Journal of Sensor Science and Technology. 2016. V. 25. Р. 8. doi: 10.5369/JSST.2016.25.1.8
  30. Danilov Y. Y., Denisov G. G., Khozin M. A., Panin A., Rodin Y. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2014. V. 42. Р. 1685. doi: 10.1109/TPS.2014.2318352
  31. Hsu T. C. The submillimeter wave electron cyclotron emission diagnostic for the Alcator С—Mod Tokamak. Massachusetts Institute of Technology, 1994.
  32. Kumar R., Danani S., Randy A., Vaghashiya P., Udintsev V. S., Taylor G., Austin M. E., Kumar V. // EPJ Web Conf. 2019. V. 203. Р. 04009. doi: 10.1051/epjconf/201920304009
  33. Sandsmark P. // IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1955. V. 3. Р. 15. doi: 10.1109/TMTT.1955.1124971
  34. Леонов В. M., Коновалов С. В., Жоголев В. Е., Кавин А. А., Красильников А. В., Куянов А. Ю., Лукаш В. Э., Минеев А. Б., Хайрутдинов Р. Р. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 986. doi: 10.31857/S0367292121120040
  35. Бекефи Д. Радиационные процессы в плазме. М.: Мир, 1971.
  36. Tribaldos V. Spatial Resolution of the ЕСЕ for JET Typical Parameters. Spain, 2000. Р. 28. Plasma Physics and Fusion Technology.
  37. Denk S., Fischer R., Maj O., Poli E., Willensdorfer M., Stober J., Stroth U., Suttrop W., Team A. U. et al. // 44th EPS Conference on Plasma Physics. European Physical Society. 2017. Р. 1.108.
  38. Rectangle Function. https://mathworld.wolfram.com/RectangleFunction. html; Accessed: 2023-07-16.
  39. Griffiths P., De Haseth J., Winefordner J. Fourier Transform Infrared Spectrometry. Wiley, 2007.
  40. Pandya H., Kumar B., Udintsev V. S., Vayakis G., Austin M. // EPJ Web of Conferences. 2012. V. 32. Р. 03005. doi: 10.1051/epjconf/20123203005
  41. Treffers R. R. // Appl. Opt. 1977. V. 16. Р. 3103. doi: 10.1364/AO. 16.003103
  42. Bornatici M., Cano R., De Barbieri O., Engelmann F. // Nuclear Fusion. International Atomic Energy Agency (IAEA), 1983. V. 23. Р. 1153.
  43. Danani S., Pandya H. К. B., Vasu P., Austin M. E. // Fusion Science and Technology. 2011. V. 59. Р. 651. doi: 10.13182/FST11-A11729
  44. Bornatici M., Engelmann F. // Physics of Plasmas. 1994. V. 1. Р. 189. doi: 10.1063/1.870549

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024