ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОЙ ЛОВУШКИ ЭРЛ-М

А.М. Бишаев^*, А.И. Бугрова^*, М.В. Козинцева^*, А.С. Липатов^*,  А.И. Морозов^**, В.А. Невровский^***, В.К. Харчевников^*

^*Московский институт радиотехники, электроники и автоматики, Москва, Россия
^**РНЦ “Курчатовский институт”, Москва, Россия
^***МАТИ им. К.Э. Циалковского, Москва, Россия

    Среди ловушек особой простотой выделяются электроразрядные ловушки, в которых плазма создается за счет электрического разряда в объеме ловушки. К этому классу ловушек относятся электроразрядные мультипольные Галатеи (ловушки ЭРЛ-М). Ее конструкция, предварительные результаты исследования одного из режимов, который назывался режимом с “плазмидой”, а теперь мы назовем его “пробочным”, приведены в [1-3]. В данных тезисах приводятся параметры плазмы в ловушке, работающей в двух различных режимах, “пробочном”, второй был назван “барьерным”. Барьерный и пробочный режимы работы ловушки различаются в зависимости от положения источника электронов (катода). Оба режима исследовались при величине магнитного барьера Н_б = 20Э. В пробочном режиме катод располагался внутри магнитных катушек, где величина магнитного поля равна Н_б » 60Э. В барьерном режиме катод помещался в нуле магнитного поля. При зажигании разряда (рабочий газ ксенон) в пробочном режиме между магнитными катушками появлялось яркое тороидальное кольцо с четко очерченными границами (“плазмида”). В случае барьерного режима визуально видно, что плазма занимает существенно больший объем.
    С помощью электрического зонда измерены локальные параметры плазмы (n, T_e, j_пр.) в обоих режимах. Был обнаружен эффект насыщения локальных параметров, который состоял в том, что при увеличении тока разряда, начиная с некоторого значения J_р^*, величины n, T_e, j_пр.выходили на “полку”. В режиме U_p = 200В, Н_б = 20Э, m_хе = 2мг/c насыщение параметров наступало в пробочном режиме при J_р^*» 200мА, в барьерном - при J_р^*» 300мА. Максимальные значения параметров были равны: в пробочном режиме (n » 5Ч10¹⁰см^-3, Т_е » 30эВ, глубина потенциальной ямы D j» 70В), в барьерном режиме (n » 8Ч10¹⁰см^-3, Т_е » 15эВ, D j» 40В).
    Эксперименты показали, что максимальные величины локальных параметров зависят от величины магнитного барьера.
    Грубые оценки дают примерно одинаковые значения для b» 0,3. Энергетическое время удержания плазмы в барьерном режиме несколько больше, чем в пробочном, и составляет величину t_Е» 30 ё 40мкс.
    Настоящая работа выполнена при поддержке МинАтома.

    Литература

1. Бугрова А.И., Липатов А.С., Морозов А.И., Харчевников В.К., Физика плазмы, 1993, т.19, №8, с. 972-976
2. Бугрова А.И., Липатов А.С., Морозов А.И., Харчевников В.К., Физика плазмы, 1993, т.19, №12, с. 1411- 1417
3. Бугрова А.И., Липатов А.С., Морозов А.И., Харчевников В.К., Письма в ЖТФ, 1991, т.18, вып. 19, с. 29

О КОЛЕБАНИЯХ В ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОЙ ЛОВУШКЕ ЭРЛ-М

А.И. Бугрова^*, А.И. Морозов^**, А.С. Липатов^*, В.К. Харчевников^*

^*Московский институт радиотехники, электроники и автоматики, Москва, Россия
^**РНЦ “Курчатовский институт”, Москва, Россия

    Приводятся исследования низкочастотных (¦ < 1мГц) колебаний в ловушке ЭРЛ-М [1-2], работающей в барьерном режиме. Исследование колебаний проводилось при барьерном магнитном поле Н_б = 20Э, U_p = 200В, m = 2мг/с, J_p = 200мА. В качестве рабочего газа использовался ксенон.
    Были проведены исследования колебаний разрядного тока, а также электронного и ионного тока на зонд.
    В спектре колебаний обнаружены две характерные частоты ¦ = 25кГц и ¦ = 200кГц. Отношение амплитуд переменной составляющей к постоянной были равны:

для разрядного тока J_p~/J_p^II = 3% для ¦ = 25кГц
J_p~ /J_p^II = 0,5% для ¦ = 200кГц
для ионного тока J_i~/J_i^II = 10% для ¦ = 25кГц
для электронного тока J_е~/J_е^II = 15% для ¦ = 25кГц

    ЛИТЕРАТУРА

1. Бугрова А.И., Липатов А.С., Морозов А.И., Харчевников В.К., Письма в ЖТФ, 1992, т.18, вып. 8, с. 1-4.
2. Бугрова А.И., Липатов А.С., Морозов А.И., Харчевников В.К., Письма в ЖТФ, 1992, т.18, вып. 24, с. 54-57.
3. Voorhies H.G., Ohkawa T. Physics of Fluids, 1968, V.11, № 7. pp. 1572-1578.

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПЛАЗМЫ В ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ ЛОВУШКЕ - ГАЛАТЕЕ “ОКТУПОЛЬ”

А.И. Морозов^**, А.И. Бугрова^*, А.М. Бишаев^*, К.П. Кирдяшев^****, М.В. Козинцева^*, А.С. Липатов^*, В.А. Невровский^***, В.К. Харчевников^*

^*Московский институт радиотехники, электроники и автоматики, Москва,Россия
^**РНЦ “Курчатовский институт”, Москва, Россия
^***МАТИ им. К.Э. Циалковского, Москва, Россия
^****ИРЭ РАН г. Фрязино, Россия

    В докладе представлены результаты исследования колебаний параметров электрического разряда в плазменной ловушке - галатее “Октуполь” при работе ее на постоянно напряжении в диапазоне напряженностей барьерного магнитного поля Н_б от 0 до 100 Э в экспериментах использовался рабочий газ аргон, который подавался в область накаляемого катода с массовым расходом m от 0,15 до 12 мг/с. Разрядное напряжение изменялось от 40 до 200 В. Разрядные токи составляли от 0,1 А до 4,7 А.
    В работе наблюдались колебания разрядного тока и параметров плазмы - электронного и ионного тока и плавающего потенциала зонда, установленного либо в разных точках внутри плазменного торового объема, либо на периферии ловушки. Эти колебания условно можно разбить на ряд групп: сверхнизкие (СНЧ частота ~ 0 ё 1 кГц), низкие (1 ё 1000 кГц), средние (1 ё 100 МГц), высокие (0,1 ё 1 Г Гц), сверхвысокие (СВЧ, f = 1 ё 10 Г Гц).
    Спектры низких и среднечастотных колебаний (от 1 кГц - 1МГц) зависят главным образом от расхода газа и напряженности барьерного магнитного поля Н_б.Поля с Н_б > 30 Э подавляют колебания параметров плазмы с частотами выше 15 - 20 МГц и возбуждают колебания с частотами от 120 до 400 кГц. По-видимому, эти колебания связаны с периодическим сбросом избыточных зарядов из центральной части плазмы на периферию через магнитный барьер.
    С помощью пассивных методов СВЧ - диагностики были зарегистрированы колебания плазмы в диапазоне 1 ГГц - 5 ГГц. Аппаратура позволяла регистрировать СВЧ колебания в диапазоне частот 1 ГГц - 10 ГГц.
    Работа выполнена при поддержке МинАтома РФ.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРЯДА В ЛОВУШКЕ - ГАЛАТЕЯ “ОКТУПОЛЬ”

А.И. Морозов^**, В.А. Невровский^***, В.К. Харчевников^*, А.И. Бугрова^*, А.М. Бишаев^*, М.В. Козинцева^*, А.С. Липатов^*

^*Московский институт радиотехники, электроники и автоматики, Москва,Россия
^**РНЦ “Курчатовский институт”, Москва, Россия
^***МАТИ им. К.Э. Циалковского, Москва, Россия

    Для выяснения возможности получения на ловушках типа - Галатей с b~ 1 плазмы ядерных параметров n_e=10¹³; T^e+ T_i = 1000 эВ в МИРЭА в начале 1998г. была создана ловушка - “Октуполь” с объемом, занятой плазмой ~ 10 л и магнитным барьерным полем В_б = 1000 Э [1]. В течение 1998г. ловушка исследовалась в основном в стационарном режиме, т.е. В_б = 25 - 100 Э, ток разряда до 5 А, напряжение разряда до 400 В. Исследования проводились на аргоне с помощью одиночных зондов.
    Результаты измерений свидетельствуют о наличии в ловушке области с плазмой с довольно высокими параметрами Т_e~ 20 - 25 эВ, n_e ~ 10¹¹см³ ,объемом ~ 10 л., имеющей форму тора, ограниченной замкнутой магнитной силовой линией. Причем граница этой области довольно резкая толщины 0,5 см и за ее пределами параметры уменьшаются на порядок.
    Оценки показывают: граница плазмы близка к магнитной поверхности, определяемой критерием устойчивости Окавы - т dl/H = min [2]. Проведенные измерения колебаний плавающего потенциала в зависимости от положения зонда по малому радиусу тора указывают на наличие колебаний в диапазоне 100 - 400 кГц (при = 3 см³, U_p = 200 B, J_p = 4,6 A, H_б= 50 Э частота колебаний f = 170 кГц) и на существенные изменения параметра колебаний внутри и вне зоны Окавы: внутри колебания квазисинхронны по всей зоне. На границе зоны устойчивости и сразу за ее пределами амплитуда колебаний резко возрастает, а частота увеличивается. За пределами зоны устойчивости колебания по объему не синхронны и носят ярко выраженный нерегулярный характер.

    ЛИТЕРАТУРА

1. А.И. Морозов и др. Плазменная ловушка - галатея “Октуполь”, Тезисы докладов XXV Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС, 2 - 6 марта 1998г.
2. T. Ohkawa and M. Yoshikawa, Phys. Rev. letters 17, 685 (1996).

НАБЛЮДЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРОНИКНОВЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ЦЕНТР ШНУРА ПРИ СРЫВЕ НА Т-11М

А.Г. Алексеев, А.М. Белов, С.В. Мирнов

ТРИНИТИ, г. Троицк, Россия

    С помощью быстрой многоканальной системы пироэлектрических детекторов и системы магнитных зондов, расположенных внутри разрядной камеры, одновременно регистрируются возмущения магнитной конфигурации токамака и излучательные потери из центра шнура. Обнаружено аномально быстрое проникновение источников излучения в процессе большого срыва, которое может свидетельствовать о быстром конвективном переносе вещества с края шнура в центр.

РАВНОВЕСИЕ ТОРОИДАЛЬНО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЛАЗМЫ В ТОКАМАКЕ

В. И. Ильгисонис

Российский научный центр “Курчатовский институт”

    Существующие эксперименты на крупных установках токамак обнаруживают вращение плазмы со скоростями масштаба ионной звуковой скорости. Установлено, что присутствие вращения играет важную роль для реализации режимов с улучшенным удержанием плазмы. Для понимания физики улучшенного удержания и аккуратного анализа проблемы устойчивости необходимо адекватно описывать искомые стационарные состояния с течениями, причем описания в рамках обычной одножидкостной гидродинамики зачастую недостаточно из-за заметного отличия в скорости вращения ионной и электронной компонент плазмы.
    В данной работе аналитически описываются стационарные состояния тороидально вращающейся плазмы  в аксиально симметричных системах типа токамак. Используется двужидкостная модель холловской магнитной гидродинамики (ХМГД), допускающая предельный переход к одножидкостной МГД. Уравнение стационарного состояния получено в виде, аналогичном уравнению Грэда-Шафранова и дающем в пределе идеальной МГД уравнение Хамеири [1]. Получены решения, экстраполирующие результаты работы [2] на случай ХМГД. Оказалось, что выход за рамки одножидкостного приближения [2] накладывает дополнительные ограничения на свободные функции, описывающие стационарное состояние. Проанализировано влияние эффекта Холла на параметры равновесной конфигурации тороидально вращающейся плазмы.

    Литература.

1. E.Hameiri, Phys. Rev. A, 27, 1259 (1983).
2. E.K.Mashke and H.Perrin, Plasma Physics 8, 579 (1980).

Электронные скейлинги Т-11

Мережкин В.Г.

ИЯС, РНЦ “Курчатовский Институт“, 123182 Москва, РФ, e-mail: vmerej@qq.nfi.kiae.su

    В транспортную модель Т-11 включены три основных источника потерь энергии в токамаке – потери с электронной теплопроводностью n_{ec e} µЦ T_e/Rq, потери с диффузией P_e,i^conv = 5/2T_e,iG_e,i(D » 0.5c_e) и потери с неоклассической ионной теплопроводностью n_{ic i}^neo . Согласно этой модели, потери с теплопроводностью ионов и электронов должны быть сравнимы в области n^* (r =0.5)0.05 в условиях сильной теплопередачи между электронами и ионами при невысокой напряженности поля B_t2 Тл и повышенной плотности плазмы, = (4-8) 10¹⁹ м^-3. С этим заключением согласуются данные полученные в экспериментах с инжекционным нагревом на малых и средних установках, где в области низких B_t измеренные b_p описываются скейлингами, рассчитанными из формул t_E=2t_E ^plato и t_E=t_Ee^T-11.
    В области B_t =2.1-5.2 Тл при n_i^* << 1 измеренные значения энергозапаса в плазме W_tot и b_p^EXP~ W_tot/RI_p² также согласуются со скейлингами, полученными из формулы t_E=t_Ee^T-11(рис.1). При этом, потери с электронной теплопроводностью в этой области составляют меньшую долю потерь, чем потери с диффузией P_e,i^conv из-за пикированного профиля плотности при высокой мощности инжекции ~ 5-10 P_OH. В оптимизированных режимах полученных недавно на установках D-III-D и JET при невысокой удельной мощности инжекции реализовались плоские профили n_e(r) и потери с конвекцией частиц практически отсутствовали. Измеренные b_p^EXP в этих режимах согласуются со скейлингом для b_p при t_E=3t_Ee^T-11. (Рис.2). Эти данные показывают, что эффективность ЭЦР и ИЦР нагрева в большой установке может быть в 2-3 раза выше, чем предсказывают t_E-скейлинги для Н-моды в режимах с инжекцией.

    Литература.

1. BUSH C.E. and TFTR Group, 1995 Phys. Plasmas, Vol. 2, No 6, p. 2366.
2. LOMAS P. on behalf of the JET Team. JET-P(97)46, p. 17.
3. STAMBOUGH R.D., et al., 1996 Proc.16th Int. IAEA Conf. Plasma Phys. Contr. Nucl. Fus. Res, CN-60/A-4.

T-11 Electronic Scaling-laws

Merezhkin V.G.

INF, RRC “Kurchatov Institute", 123182 Moscow, RF

Three main sources of the energy loss are enclosed in the T-11 transport model - loss with electron heat conductivity n_ec_eµЦT_e/Rq, loss with particles diffusion P_e,i^conv = 5/2T_e,iG_e,i(D » 0.5c_e) and loss with neoclassical ion heat conductivity, n_{ic i}^neo. According to this model, the heat losses of the electrons and ions should be comparable in the case when n^* (r =0.5)0.05, B_t-field is less than 2T, density is high, of 4-8 10¹⁹ m^-3, and the energy confinement time turn out to be more than the electron-ion heat-exchange time. That conclusion agrees with the experimental b_p values found under high-power NB-heating in the small and moderate size tokamaks, where two different scaling-laws t_E=2t_i ^plato and t_E=t_Ee^T-11 can match the experiments.
    In the higher B_t-field site, 2.1-5.2 T, and n_i^* << 1, the b_p^EXP= 2.12((1+k²)/2k)W_tot/(RI_p²) [MJ, MA, m] match the   b_p-scaling got from the expression t_E=t_Ee^T-11. (Fig. 1). Herewith, the loss with electron heat conductivity in this area is less than the loss with particles diffusion, P_e,i^conv, because of peaked density profile under high-power NB-injection. In optimized high-Q regimes, recently obtained at low specific NBI-power in D-III-D (NBI of 8.5 MW) and in JET (NBI of 22.3 MW), the flat density profiles were realized and convection losses practically were absent. The measured b_p^EXPvalues in these regimes agree with the b_p-scaling values found at t_E= 3t_Ee^T-11. (Fig. 2). These data show that the efficiency of ECH and ICH in the large tokamak devices can be in 2-3 times above, than under NB-heating.
 

РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ФОККЕРА-ПЛАНКА ДЛЯ АНАЛИЗА КИНЕТИКИ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИЙ В АМБИПОЛЯРНОЙ ЛОВУШКЕ

В.И. Хвесюк, А.Ю. Чирков

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

    Рассматривается стационарное уравнение Фоккера-Планка для функции распределения в пространстве скоростей заряженных продуктов термоядерных реакций в амбиполярной ловушке. Представлены численные решения для функции распределения с учетом угловой зависимости и для так называемой квазиизотропной функции распределения. Кроме того, для квазиизотропной функции распределения представлено приближенное аналитическое решение.
    В пространстве скоростей рассматривались область высоких (надтепловых) скоростей и область тепловых скоростей. В области высоких скоростей использовалось высокоэнергетичное приближение, в столкновительном операторе Фоккера-Планка учитывались члены, соответствующие следующим процессам:
 - кулоновское замедление на ионах и электронах;
 - угловая диффузия (кулоновское рассеяние в область потерь);
 - ядерное упругое рассеяние на ионах.
В области тепловых скоростей рассматривались замедление и диффузия по углу и по скорости. В обоих областях учитывались также дополнительные потери (не связанные с рассеянием и диффузией по скорости и угловой переменной).
    В качестве граничных условий приняты:
 - стационарность (равенство суммарных источников и стоков);
 - непрерывность;
 - непрерывность угловой производной;
 - угловая симметрия.
    Анализ полученных решений показал, что практически все энергосодержание продуктов приходится на высокоэнергетичную часть функции  распределения. Концентрация высокоэнергетичных продуктов значительно меньше концентрации исходного топлива. Однако, концентрация термализованной популяции продуктов при определенных условиях оказывается значительно больше концентрации высокоэнергетичных продуктов. Для 14.7 MeV-ных протонов в D-³He плазме отмечается существенное влияние ядерных упругих процессов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ВЛОЖЕННОЙ МОЩНОСТИ ПРИ  ECR НАГРЕВЕ НА ТОКАМАКЕ Т-10

В.Ф. Андреев, Ю.Н. Днестровский, К.А. Разумова, А.В. Сушков

РНЦ “Курчатовский институт”, Москва, Россия

    Гиротронный комплекс на установке Т-10 состоит из четырех гиротронов по 0.4 MW каждый, работающих на частоте 140 GHz . Три гиротрона имеют фиксированную систему зеркал с вводом мощности под углом к тороидальному магнитному полю. Четвертый гиротрон имеет возможность переключения направления инжекции от косого к перпендикулярному относительно магнитного поля. Профиль вложенной мощности при косой инжекции отличается от профиля вложенной мощности при перпендикулярной инжекции из-за релятивисткого Доплер эффекта. Это позволяет проводить исследования влияния профиля тока плазмы на удержание при различных зонах вклада мощности. Таким образом, определение профиля вложенной мощности, его положение и общая поглощенная мощность являются важной задачей для дальнейшего анализа экспериментальных данных.
    В докладе представлены результаты восстановления профиля вложенной мощности при ECR нагреве, полученные на основе решения обратных коэффициентных задач. Обратная задача формулируется для транспортных уравнений для переходного динамического процесса, когда происходит включение или отключение дополнительного нагрева. Данная задача рассматривается на небольшом отрезке времени, что позволяет пренебречь изменением интегральных параметров плазмы и записать задачу в приращениях от стационарного состояния.
    Входными данными для решения обратных задач являются экспериментальные профили электронной температуры по радиусу для нескольких моментов времени, а также интегральные параметры плазмы: полный ток, магнитное поле, мощность омического нагрева, большой и малый радиус.
    Так как система измерения электронной температуры по второй гармонике электронно-циклотронного излучения имеет недостаточное пространственное разрешение, то для определения электронной температуры используется 40-канальная рентгеновская диагностика.
    Профиль вложенной мощности ищется в виде экспоненциальной функции с четырьмя неизвестными параметрами: место вложения дополнительного нагрева, полуширина, показатель степени, интеграл. В результате решения серии обратных задач определяем профиль вложенной мощности, а также коэффициенты теплопроводности и пинч тепла для данного переходного процесса.
    Работа  поддержана  Российским  Фондом  Фундаментальных  Исследований,  грант № 98-02-16277.

ЗАЖИГАНИЕ И ПАРАМЕТРЫ D-³He ТОПЛИВА В АМБИПОЛЯРНОМ РЕАКТОРЕ

В.И. Хвесюк, А.Ю. Чирков

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Бауман, Москва, Россия

    Выполнен кинетический анализ баланса мощностей топливного цикла D-³He для плазмы центральной ячейки амбиполярного реактора. Рассмотрены условия зажигания и режимы с коэффициентом усиления Q_pl>10. Представлены предварительные результаты расчетов.
    Рассматривались реакция D+³He® p+⁴He+18MeV, сопутствующие реакции D+D® n+³He+3.3MeV и D+D®p+t+4MeV и реакций с участием продуктов.
    Уравнение баланса мощностей:

    Литература.

1. I.N. Golovin, V.I. Khvesyuk et al. // Proc. of the cource and workshop held at Villa Monastero - Varenna, Italy. September 6 - 15, 1989.
2. Khvesyuk V.I, Semenov D.V., Lyakhov A.N. // Proc. of 23rd EPS Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, Kiev, 1996, P.660-663.
3. В.И. Хвесюк, Н.В. Шабров, Д.В. Семенов, А.Н. Ляхов // ЖТФ, Т. 68, №7, с. 37-43, 1998

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТА В СИЛЬНО НЕОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

В.И. Хвесюк, А.Ю. Чирков, А.А. Пшеничников

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана, Россия

    В работе на основе численных моделей исследуется поперечный перенос частиц плазмы в неоднородном магнитном поле в присутствии электростатических и электромагнитных волн. Рассматривается осесимметричная конфигурация. Внешнее стационарное неоднородное магнитное поле B направлено вдоль оси системы. Электрическое поле волны E₁ направлено азимутально. Магнитное поле электромагнитной волны B₁ перпендикулярно E₁.
    Анализируется влияние характеристик волн (частота, длина волны, амплитуда, направление распространения) на динамику электронов и ионов, а также влияние параметров плазмы и магнитного поля: концентрации n, температуры T, С n, СT, B и СB. Представлено численное моделирование как методом прямого интегрирования динамических уравнений, так и методом стандартного отображения. Получены результаты для магнитной конфигурации с обращенным полем (FRC), для которой характерна сильная неоднородность как плазмы, так и магнитного поля.
    Исследование траекторий показало, что наибольшие смещения ведущего центра возникают в случае, когда частота волны близка к частоте азимутального дрейфа частицы.
    Методом стандартного отображения исследовалась стохастическая динамика ионов в поле волны. Более сильная стохастичность наблюдается при более низких частотах волны. На основе исследования резонансной структуры дрейфовых поверхностей в FRC [1] получен коэффициент диффузии и соответствующее время радиального переноса

    Литература.

1. V.I. Khvesyuk, A.Yu. Chirkov, Turbulence of High-Beta Plasma // US-Japan Workshop on Physics of High-Beta Plasma Confinement in Innovative Fusion, National Institute for Fusion Science, Toki, Japan, 1998

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАВНОВЕСИЕМ ПЛАЗМЕННОГО ШНУРА ТОКАМАКА ФТ-2

Л. А. Есипов, В. М. Завадский, С. В. Завадский, И. Е. Сахаров^*, С. В. Шаталин^*

ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН, С-Петербург, Россия
^*СПбГТУ, С-Петербург, Россия

    Запущена в эксплуатацию первая очередь системы управления плазменным шнуром с помощью ЭВМ, конечная цель которой - создание системы управления с помощью обратных связей. Особенности новой системы состоят в том, что она позволяет задавать временную диаграмму токов в витках управления с минимальным интервалом  времени равным 0.2 мс, а также произвольно менять токи во всем диапазоне от 0 до 15 КА. Реальные динамические характеристики ограничены переходными процессами с постоянной времени  ~0.5 мс.
    Первая очередь системы работает в программном режиме, формируя диаграмму токов в обмотках управления по вертикали с помощью 2-х токовых ЦАПов,  а по радиусу - одного ЦАПа. Токовые ЦАПы представляют собой группы тиристорных ключей  из трех тиристоров в каждом разряде. Ключи коммутируют токи, пропорциональные весам двоичного цифрового кода. ЭВМ может включать и выключать любой разряд в двух 8-ми разрядных и одном 11-ти разрядном ЦАПе. Имеется удобный экранный интерфейс, который позволяет оператору задавать временную диаграмму в виде таблицы, в строках которой последовательно указывается три кода ключей и интервал времени, в течении которого эти коды действуют.
    Система построена на базе локальной сети, разработанной специально для дистанционного управления быстрыми процессами в многомашинном комплексе. Система  состоит из интерфейса, встроенного в ЭВМ, блока центрального управления плазмой, модуля анализа состояния ключей и тиристорных ключей с обмотками управления. Сеть связи работает на частоте 20 Мгц по ВЧ кабелю и имеет гальванические развязки. Во время работы ЭВМ ждёт импульса запуска от таймера установки, а  затем интерпретирует строки таблицы. ЭВМ отслеживает конец интервала и запускает очередной интервал с новыми значениями токов управления. Длительность интервала можно задавать от 0.2 мс до 32 мс с дискретом 10 мкс.
    Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 97-2-18084 и 98-2-18346.

E-mail адреса соавторов доклада:
Завадский                                V.Zavadsky@pop.ioffe.rssi.ru
Есипов, Сахаров, Шаталин     Vladimir.Budnikov@pop.ioffe.rssi.ru

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ИНЖЕКТОР “ЦВЕТНЫХ” ПЕЛЛЕТ

В.В. Матвеев, В.В. Прут

РНЦ “Курчатовский институт”, Институт ядерного синтеза, Москва, Россия

    Инжектор предназначен для экспериментальных исследований параметров высокотемпературной плазмы токамака при инжекции таблеток и порошков различных веществ, в частности, дейтерированного полиэтилена. Основные физические параметры инжектора: скорость 10-150м/с; размеры пеллет: высота <2мм, диаметр <5мм, масса пеллета - до 1 г. Представлена схема прибора. Инжектор состоит из зарядного устройства, электромагнитного толкателя, системы регистрации и управления и узла сопряжения с камерой Т-10. Возможна только вертикальная компоновка инжектора, при которой пеллет летит вертикально вверх. Пеллеты помещаются в углубления в центре металлических пластин. Электромагнитный толкатель состоит из сильноточной однослойной катушки, размещенной в нижнем фланце инжектора, и конденсаторной батареи с системой зарядки и коммутации. Параметры электромагнитного толкателя: напряжение батареи до 2 кВ, ток до 20 кА с временем нарастания 0,03 мс, длина разгона пластины до 2 см. Движение пластины ограничено резиновым кольцом, закрепленным в верхнем фланце. При ударе пластины происходит отрыв пеллета и перемещение его в камеру токамака по инерции. Система регистрации состоит из измерителя скорости и обзорного фотодиода, регистрирующего свечение пеллета в плазме токамака. Узел сопряжения с камерой токамака состоит из гальванической и механической развязок с форвакуумной откачкой. Преимуществом инжектора по сравнению с газовыми пушками является отсутствие ускоряющего газа, отсутствие ограничений на форму и размеры пеллета, возможность инжекции порошков.
    Инжектор позволит провести исследования в условиях, когда область испарения лежит на периферии плазменного шнура, что представляет значительный интерес для изучения процессов в периферийной плазме и ее влияния на процессы переноса в высокотемпературной плазме. Должна быть исследована возможность увеличения концентрации плазмы в приграничной области шнура с целью обеспечения условий перехода в режим с увеличенным временем удержания энергии.