Math-Net.Ru
Общероссийский математический портал
А. В. Будин, М. И. Вильджюнас, С. Г. Калмы- ков, С. И. Лашкул, А. В. Лебедев, С. В. Лебедев, И. Д. Шприц, Накопление примесей в плазме тока- мака « Туман-2А» в режиме сжатия, ЖТФ , 1983, том 53, выпуск 8, 1660–1662
Использование Общероссийского математического портала Math- Net.Ru подразумевает, что вы прочитали и согласны с пользователь- ским соглашением
http://www.mathnet.ru/rus/agreement Параметры загрузки:
IP: 118.70.116.132
3 ноября 2022 г., 17:03:07
В заключение авторы выражают благодарность Ж . И . Алферову за внимание и интерес к данной работе.
Литература
[11 А. М. Аллахвердиев, Б. В. Егоров, В. М. Лантратов, С. И. Трошков. Ж Т Ф , 52, 2312 (1982).
[21 С. J. Nuese, J. J. Gannon. J . Electrochem. S o c , 115, 327 (1968).
[31 С. Г. Конников, С. И. Трошков. Тез. докл. I I I Всес. конф. по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах, 3, 132. Одесса (1982).
[4] Ж. И. Алферов, В. М. Андреев, Д. 3. Гарбузов и др. Ф Т П , 8, 2350 (1974).
[5] Б. В. Егоров, В. М. Лантпрашов, С. И. Трошков. Тез. докл. I I I Всес. конф. по физиче
ским процессам и полупроводниковых гетероструктурах, 1, 200. Одесса (1982).
Физико-технический институт Поступило в Редакцию им. А . Ф . Иоффе А Н С С С Р 27 декабря 1982 г.
Ленинград
У Д К 533.92 : 622.039.62
Н А К О П Л Е Н И Е П Р И М Е С Е Й В П Л А З М Е Т О К А М А К А « Т У М А Н - 2 А » В Р Е Ж И М Е С Ж А Т И Я
А. В. Будин, М. И. Вилъджюнас, С. Г. Калмыков, С. И. Лашкул, А. В. Лебедев, С. В. Лебедев, И. Д. Шприц
В настоящей работе описываются результаты экспериментов по наблюдению мягкого рентгеновского излучения плазмы на установке «Туман-2А» в режиме, описанном в I1] . Н а установке имелся сканирующий коллимированный пропорциональный счетчик со смен
ными бериллиевыми фильтрами толщиной А=100, 200 и 300 мкм. Пространственное раз
решение рентгеновского детектора составляло 0.6—0.8 см, толщина окна счетчика из Be Дс=150 мкм. Те в режиме сжатия определялась по отношению интенсивностей излучения, проходящего через фольги различной толщины, в режиме омического нагрева — методом счета фотонов. Для режима омического нагрева на третьей миллисекунде разряда было получено 2%=420 +150 э В . Метод фильтров дает статистически смещенную, завышенную оценку электронной температуры. Это связано с тем, что Те есть нелинейная функция отно
шения интенсивностей Ijl^t причем при малых значениях отношения электронная темпера
тура очень чувствительна к величине IJI2 (при Ijl^ 1» Те-+ со). Ошибка в определении IJI2 с большей вероятностью приводит к завышению Те. В нашем случае при статистиче
ской ошибке определения Те — 30% завышение составляло -^10%.
Сжатие включалось на третьей миллисекунде разряда. Н а рис. 1 показано поведение интенсивности (а) принимаемого излучения (А=150 мкс Be) и Те (б). Время отсчитывалось от начала сжатия. Измерения проводились с фольгой 100 (/), 200 (2) и 300 мкм Be (5); тем
пература (4), определенная по отношению интенсивностей, превышает 1 кэВ. Магнитное поле после максимума сжатия (£=0.5 мс) спадает с постоянной времени 4 мс, плазма начи
нает расширяться, и средняя по лучу зрения концентрация пе1 убывает. Точность определе
ния электронной температуры была невысока, однако, по данным рис. 1, определенно можно утверждать, что Тв по крайней мере не возрастала в этот промежуток времени. Тем не менее интенсивность рентгеновского излучения продолжала нарастать еще 0.5 мс после достиже
ния максимума сжатия и далее некоторое время продолжала оставаться постоянной. Воз
можны следующие причины такого поведения излучения.
Во-первых, возможно появление значительного надтеплового излучения. Рассеянное жесткое рентгеновское излучение действительно наблюдалось в начале сжатия (0.3 мс) и примерно через 1.5—2 мс после начала сжатия. Датчик жесткого излучения регистриро
вал в эти моменты всплески потока жестких квантов. Они коррелируют с аномалиями в по
ведении Те на рис. 1. Однако в интервале 0.5—1.5 мс наблюдается совпадение значений Те
при работе с фильтрами различной толщины и можно считать, что спектр излучения тепловой.
Во-вторых, в принципе возможно, что значительная часть излучения - имеет рекомбина- ционный характер. Спектральная плотность мощности J (uv) — exp (Xi—hv)/kTe/(kTe)%
где Х4 — потенциал ионизации конечного состояния. В этом случае в области энергии кван- 1660
тов fcv ~ Xi имеет место I (hv) ~ T^U и некоторое охлаждение плазмы после максимума сжатия могло бы приводить к возрастанию общего принимаемого излучения. Расчет тем
пературной зависимости принимаемого рентгеновского излучения с учетом поглощения во входном окне счетчика (регистрируются кванты с энергией, превышающей примерно 1.5 кэВ) показывает, однако, что для случая легких примесей (С, 0) температурная зависи
мость ре комбинационного излучения не может объяснить наблюдавшегося увеличения из
лучения. В наших экспериментах разрядная камера не подвергалась интенсивной очистке и легкие примеси преобладали. В режиме омического нагрева 7э ф — 2.7. Таким образом, увеличение интенсивности излучения происходит за счет дополнительного поступления примесей в шнур (увели
чение £Эф при дополнительной обдирке примесей, связанной с увеличением пв и Те1 не должно оказывать влияние, поскольку кванты с энергией, превы
шающей 1.5 кэВ, испускаются при близ
ких соударениях, когда налетающий электрон «видит» полный заряд ядра примеси [31). Увеличение Za$ и пере
ход к классическому собиранию при
месей в центр наблюдались в установке
«Пульсатор» при возрастании плотности плазмы [3] . Увеличение плотности плаз
мы в процессе сжатия приводит, по-види
мому, к аналогичному эффекту. Еще в [1] было показано, что при сжатии 100
*50
500
о 2 А 4
1000 - Л
600 -
^ 500
чоо
\
\
\
\1
300, t,MC
Рис. 1.
0.1 0.2 0.3 Oh 0.5 0.6 0 7 t,MC
Рис. 2.
радиационные потери из центральной зоны плазменного столба 4—5 см возрастают в не
сколько раз при почти неизменном полном радиационном потоке. Оценка показывает, что при *=1.6 мс наблюдается возрастание £э ф в 1.5—2 раза.
Увеличение £э ф играет роль в энергетическом балансе плазмы. Оно приводит к увеличе
нию мощности омического нагрева, возрастанию радиационных потерь, возможному изме
нению коэффициентов переноса, связанному с перераспределением тока по сечению шнура.
С целью проверки возможного влияния изменения 2э ф на энергобаланс шнура был прове
ден модельный одномерный расчет эволюции параметров плазмы в процессе сжатия с ис
пользованием модели излучения и коэффициентов переноса из [4Ь Из семи режимов пере
носа, рассматривавшихся в этой работе, использовались три: бомовский, промежуточ ыйг
псевдоклассический. Не рассматривалась эволюция ионной температуры, не учитывалась также рециркуляция плазмы на стенке камеры, поскольку расчет проводился для коротких промежутков времени, до 1 мс. За начальные распределения пе и Те брались эксперименталь
ные значения, приведенные в Н а рис. 2 приведены расчетные значения Те (0) в предположении Z8 $= c o n s t (кривая 1) и £э ф= 20 (1+at) (кривая 2). В рамках рассматривае
мой модели изменение коэффициентов переноса, перераспределение мощности омического нагрева и увеличение радиационных потерь, связанных с увеличением £э ф в процессе сжатия, приводят к более быстрому охлаждению плазмы.
1661
Таким образом, наблюдавшаяся зависимость мягкого рентгеновского излучения от времени позволяет сделать вывод о накоплении примесей в плазме в процессе сжатия. Мо
дельный расчет параметров плазмы показывает, что увеличение £э ф должно приводить к увеличению потерь энергии из центра шнура.
Литература
\i] Е. L. Berezovskij, М. I. Vildzhyunas, V. I. Gladushehak et al. Nucl. Fusion Supplement, Plasma Phys. and Controlled Nucl. Fusion Research (Proc. 7t h Int. Conf,. Innsbruck 1978. I A E A , Vienna, 1, 349 (1979).
[21 S. von Goeler, W. Stodiek, H. Eubank et al. Nucl. Fusion, 15, 301 (1975).
(31 W. Engelhardt, 0. Kluber, D. Meisel et al. Nucl. Fusion Supplement, Plasma Phys. and Controlled Nucl. Fusion Research (Proc 7t h Int. Conf. Innsbruck, 1978). I A E A , Vienna, 1, 123 (1979).
14] D. F. Duchs, D. E. Post, P. H. Rutherford. Nuclear Fusion, 17, 565 (1977).
Физико-технический институт Поступило в Редакцию им. А . Ф . Иоффе А Н С С С Р 18 декабря 1982 г.
Ленинград
