Исследование деталей профиля электронной температуры при сдвиге плазменного шнура и мощности ЭЦРН до 1.5 МВт в токамаке Т-10

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Вопрос о существовании внутренних транспортных барьеров (ВТБ) около низкорациональных значений коэффициента запаса устойчивости q = 1, 2, ... в обычной L-моде токамаков с центральным дополнительным нагревом и положительным магнитным широм остается открытым. Для прояснения существования таких ВТБ были проведены эксперименты с запрограммированным линейном по времени сдвиге плазменного шнура, при котором позиции измерения электронной температуры Te по излучению на второй гармонике ЭЦР сдвигаются относительно плазменного шнура, что позволяет изучить детали профиля Te. На токамаке Т-10 были проведены серии экспериментов с перпендикулярным вводом ЭЦ-излучения мощностью 0.4 и 0.85 МВт при центральном ЭЦРН и быстрым сдвигом шнура на 0.13а (малого радиуса плазмы а) за 60 мс в плазме с углеродным лимитером. В обоих случаях снаружи поверхности q = 1 обнаружены узкие (шириной около 0.03а) и слабые (спад коэффициента электронной теплопроводности χе примерно вдвое) ВТБ, исчезающие при изменении параметров разряда. Эти ВТБ в 2–3 раза уже и на порядок слабее, чем ВТБ около поверхности q = 1, предложенные ранее для объяснения результатов токамака RTP. ВТБ не обнаружены в L-моде в экспериментах с одновременной генерацией кo-тока и контртока в центре плазмы двумя гиротронами общей мощностью 1.5 МВт в плазме с вольфрамовым лимитером (сдвиг шнура на 0.1а за 30 мс). По-видимому, данная статья является первой журнальной публикацией про исследование деталей профиля Te при быстром сдвиге плазменного шнура.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Неудачин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: sneudat@yandex.ru
Россия, Москва

А. А. Борщеговский

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: nrcki@nrcki.ru
Россия, Москва

И. С. Пименов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: sneudat@yandex.ru
Россия, Москва

И. Н. Рой

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: nrcki@nrcki.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Кадомцев Б.Б. // Физика плазмы. 1975. Т. 1. С. 710.
  2. Бугаря В.И., Васин Н.Л., Вершков В.А., Егоров С.М., Есипчук Ю.В., Журавлев В.А., Ковров П.Е., Крупин В.А., Пименов А.Б., Разумова К.А., Стрижов В.Ф., Юшманов П.Н. // Физика плазмы. 1983. Т. 5. С. 914.
  3. Bagdasarov A.A., Vasin N.L., Neudachin S.V., Savrukhin P.V. // Plasma Phys. Controlled Nuclear Fusion Res. (Proc. 15th Int. Conf., Washington, 1990). Vienna: IAEA, 1991. V. 1. P. 253.
  4. Neudatchin S.V., Kislov A.Ya, Krupin V.A., Lysenko S.E., Pavlov Yu.D., Syshkov A.V., Borshagovskii A.A., Chistyakov V.V., Ilin V.I., Piterskii V.V., Poznyak V.I., Roi I.N. // Nuclear Fusion. 2003. V. 43. P. 1405.
  5. Neudatchin S., Inagaki S., Itoh K., Kislov A., Kislov D., Krupin D., Kubo S., Lysenko S., Ohkubo K., Pavlov Y., Poznyak V., Shimozuma T., Sushkov A., Yakovlev M., Ida K. // J. Plasma Fusion Res. Ser. 2004. V. 6. P. 134.
  6. Neudatchin S.V., Takizuka T., Sakamoto Y., Hayashi N., Isayama A., Kislov A.Ya., Krylov S.V., Pavlov Yu.D., Shirai H., Borshegovskii A.A. // Proc. 21st IAEA FEC, Chengdu, 2006. EX/P1-8.
  7. Neudatchin S.V., Shelukhin D.A., Mustafin N.A. // J. Phys.: Conf. Series. 2017. V. 907. P. 012015. doi: 10.1088/1742-6596/907/1/012015.
  8. Pavlov Yu.D., Borshchegovskij A.A., Dremin M.M., Kakurin A.M., Krylov S.V, Nikulin M.Yu., Roy I.N., Zhuravlev V.A. // Proc. 21st IAEA FEC. Chengdu, 2006. EX/P3-11.
  9. Razumova K.A., Alikaev V.V, Borschegovskii A.A., Chistyakov V.V., Dremin M.M., Gorshkov A.V., Kislov A.Ya. et al. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2000. V. 42. P. 943.
  10. Kirneva N.A., Alikaev V.V., Borschegovskij A.A., Esipchuk Yu.V., Dremin M.M., Esipchuk Yu.V., Gorshkov A.V., Kislov A.Ya., Kislov D.A. et al. // 27th EPS Conf. Controlled Fusion and Plasma Phys. Budapest, 2000. P2.031.
  11. Kirneva N.A., Esipchuk Yu.V., Borschegovskij A.A., Chistyakov V.V., Gorbunov E.P., Denisov V.Ph., Dremin M.M., Kakurin A.M., Khimchenko L.N., Kislov D.A. et al. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2005. V. 47. P. 1787.
  12. Neudatchin S.V., Shelukhin D.A., Borshegovskii A.A., Maltzev S.G., Myalton T.B., Mustafin N.A., Sergeev D.S. // Proc. 25th Fusion Energy Conference (St. Petersburg, 2014). 2014. EX/P1-43.
  13. Asadulin G.M., Kirneva N.A., Bel’bas I.S., Gorshkov A.V., Panfilov D.S., Krylov S.V., Nemets A.P., Sergeev D.S., Solov’ev N.A. // Plasma Phys. Rep. 2024. V. 50. P. 222.
  14. Koide Y., Kikuchi M., Mori M., Tsuji S., Ishida S., Asakura N., Kamada Y., Nishitani Т., Hatae Y., Fujita T., Fukuda T., Sakasai A., Kondoh T., Yoshino R., and Neyatani Y. // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 72. P. 3662.
  15. Kamada Y., Yoshino R., Nagami M., Ozeki Т. // Nucl. Fusion. 1991. V. 31. P. 23.
  16. Neudatchin S.V., Takizuka T., Shirai H., Fujita T., Isei N., Isayama A., Koide Y., Kamada Y. // Plasma Phys. Control. Fus. 1999. V. 41. P. L39.
  17. Neudatchin S.V., Takizuka T., Hayashi N., Isayama A., Shirai H., Fujita T., Kamada Y., Koide Y., Suzuki Т. // Nucl. Fusion. 2004. V. 44. P. 945.
  18. Kin F., Itoh K., Yoshida M., Honda M., Kamada Y., Kamiya K., Narita E., Bando Т. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2021. V. 63. P. 035030.
  19. Hogeweij G.M.D., Lopes Cardozo N.J., De Baar M.R., Schilham A.M.R. // Nucl. Fusion. 1998. V. 38. P. 1881.
  20. Kantor M.Yu., Donne A.J.H., Jaspers R., Van der Meiden H.J. and TEXTOR Team // Plasma Phys. Control. Fusion. 2009. V. 51. P. 055002.
  21. Аликаев В.В., Борщеговский А.А., Вершков В.А., Волков В.В., Горшков А.В., Готт Ю.В., Грашин С.А., Дремин М.М., Елисеев Л.Г., Есипчук Ю.В. и др. // Физика плазмы. 2000. Т. 26. С. 979.
  22. Borschegovskiy A., Neudatchin S., Pimenov I., Trukhin V., Dremin M., Kislov A., Pavlov Yu. // EPJ Web of Confer. 2019. V. 203. P. 02004. doi: 10.1051/epjconf/201920302004.
  23. Neudatchin S.V., Borschegovskiy A.A., Pimenov I.S., Zemtsov I.A. // Proc. 28-th Fusion Energy Conf. (virtual Сonf. 2021). 2021. EX/P4-2.
  24. Неудачин С.В., Борщеговский А.А., Пименов И.С. // L Междунар. (Звенигородская) конфер. по физике плазмы и УТС, март 2023, ICPAF-2023. С. 105. doi: 10.34854/ICPAF.2023.50.2023.1.1.061. http://www.fpl.gpi.ru/Zvenigorod/L/Sbornik-2023.pdf
  25. Koide Y., Takizuka T., Takeji S., Ishida S., Kikuchi M., Kamada Y., Ozeki T., Neyatani Y., Shirai H., Mori M. and Tsuji-Iio S. // Plasma Phys. Control. Fusion. 1996. V. 38. P. 1011.
  26. Koide Y. and JT-60 Team // Phys. Plasmas. 1997. V. 4.
  27. Neudatchin S.V., Shirai H., Takizuka T., Fujita T., Takeji S., Isei N., Ishida S., Kamada Y. // 24th EPS Conf. Controlled Fusion and Plasma Phys., Berchtesgaden, 1997. V. 24A. Part 2. P. 497. http://libero.ipp.mpg.de/libero/PDF/EPS_24_V 2_1997.pdf
  28. Takizuka Т. // J. Plasma Fusion. Res. 2002. V. 78. P. 1282.
  29. Позняк В.И., Валенсия О., Гридина Т.В., Какурин А.М., Питерский В.В., Плоскирев Г.Н., Плоскирев Е.Г. // Физика плазмы. 2012. Т. 38. С. 835.
  30. Esipchuk Yu.V., Kirneva N.A., Borschegovskij A.A. et al. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2003. V. 45. P. 793.
  31. Параил В.В., Переверзев Г.В. // Физика плазмы. 1980. Т. 6. С. 27.
  32. Днестровский Ю.Н., Неудачин С.В., Переверзев Г.В. // Физика плазмы. 1984. Т. 10. С. 236.
  33. Kislov D.A. for the T-10 Team // Nucl. Fusion. 2007. V. 47. P. S59019.
  34. Alikaev V.V., Arsentiev Yu.I., Bagdasarov A.A., Berezovskij E.L., Borschegovskij A.A., Buzankin V. V., Vasin N.L., Verin A.E., Vertiporokh A.N., Vershkov V. A., Gegechkori N.M. et al. // Plasma Phys. Control. Nuclear Fusion Res. 1984 IAEA-CN-44/F-I-1 (Proc. 10th Int. Conf. London, 1984). Vienna: IAEA, 1985. V. 1. P. 419.
  35. Vershkov V.A., Sarychev D.V., Notkin G.E., Shelukhin D.A., Buldakov M.A., Dnestrovskij Yu.N., Grashin S.A., Kirneva N.A., Krupin V. A., Klyuchnikov L.A., Melnikov A.V., Neudatchin S.V., Nurgaliev M.R., Pavlov Yu.D., Savrukhin P. V., and T-10 team // Nucl. Fusion. 2017. V. 57. P. 102017.
  36. Kirneva N.A., Razumova K.A., Pochelon A., Behn R., Coda S., Curchod L., Duval B.P., Goodman T.P., Labit B., Karpushov A.N., Rancic M., Sauter O., Silva M. and the TCV Team // Plasma Phys. Control. Fusion. 2012. V. 54. P. 015011.
  37. Кавеева Е.Г., Рожанский В.А. // Письма ЖТФ. 2004. Вып. 13. С. 19.
  38. Wolf R.E. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2003. V. 45. P. R1.
  39. Неудачин С.В. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 1986. Вып. 3. С. 39.
  40. Rebut P-H., Lallia P.P. and Watkins M.L. // Proc. 12th Int. Conf. on Plasma Physics and Controlled Fusion Research (Nice, 1988). Vienna: IAEA, 1989. V. 2. P. 191.
  41. Багдасаров А.А., Васин Н.Л., Есипчук Ю.В., Неудачин С.В., Разумова К.А., Саврухин П.В., Тарасян К.Н. // Физика плазмы. 1987. Т. 13. С. 899.
  42. Neudatchin S.V., Shelukhin D.A. // Proc. 23-d Fusion Energy Conf. (Daejeon, Korea) 2010. EXC/P4-09.
  43. Днестровский Ю.Н., Вершков В.А., Данилов А.В., Днестровский А.Ю., Зенин В.Н., Лысенко С.Е., Мельников А.В., Шелухин Д.А., Субботин Г.Ф., Черкасов С.В. // Физика плазмы. 2016. Т. 42. С. 197.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематичное влияние ширины П-образной пространственной аппаратной функции приемников ЭЦ-излучения δECE на “измеряемый” градиент Te: обычный ВТБ (а), ВТБ при переходе от плоского профиля Te в центральной части шнура внутри q = 1 к градиентной области (б).

Скачать (21KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схематичное изменение Te при переходе из слегка растущей во времени плоской части шнура к зоне ВТБ в плазме токамаке JT-60U с обратным широм в процессе сдвига шнура внутрь.

Скачать (8KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Эволюция сырых некалиброванных сигналов 2-й гармоники ЭЦИ в импульсе 64488 при r = 14.6 см и PECRH = 0.4 МВт в сравнении с импульсом 64494 при r = 14.9 см и PECRH = 0.85 МВт. Интервалы сдвига на 4 см наружу показаны стрелками (а); изменение сдвига центра плазменного шнура DR в импульсах 64488 и 64494 (сдвиг позже) (б).

Скачать (60KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Эволюция сырых некалиброванных сигналов c разрешением 1 мкс на двух каналах ЭЦИ в процессе сдвига на 4 cм наружу при PECRH = 0.4 MВт в импульсе 64487 с Ip = 225 кА (а); эволюция тех же, но калиброванных сигналов (усреднение по 100 мкс) в том же импульсе по радиусу (б). Верхняя кривая сдвинута вверх для избежания наложения.

Скачать (40KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Эволюция калиброванных сигналов (усреднение по 100 мкс) на двух каналах ЭЦИ в процессе сдвига при PECRH = 0.4 MВт в импульсе 64488 с Ip = = 250 кА. ВТБ не видно.

Скачать (22KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Эволюция некалиброванного сигнала c разрешением 1 мкс на канале ЭЦИ с r = 17.5 см в процессе сдвига на 4 см наружу при PECRH = 0.85 MВт в импульсе 64493 с Ip = 285 кА.

Скачать (24KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Эволюция калиброванных сигналов (усреднение по 100 мкс) на двух каналах ЭЦИ в импульсе 64493. Зона повышенного градиента видна в начале сдвига при r = 14.7 см и в конце его при r = 17.5 см.

Скачать (22KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Эволюция калиброванных сигналов (усреднение по 100 мкс) на двух каналах ЭЦИ в процессе сдвига на 4 cм наружу при PECRH = 0.85 MВт в импульсе 64494 с Ip = 290 кА. ВТБ не видно.

Скачать (23KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Изменение калиброванных сигналов ЭЦИ (усреднение по 100 мкс) на различных радиусах в процессе сдвига на 3 см наружу при PECRH = 1.5 MВт в импульсе 73 120 с Ip = 220 кА со стороны слабого магнитного поля (а); то же со стороны сильного магнитного поля (б).

Скачать (39KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Эволюция сырых сигналов ЭЦИ одного и того же канала в импульсе 73 120 и в таком же импульсе 73 121 с тороидальным полем на 0.8% больше. Время сдвига показано горизонтальной стрелкой.

Скачать (25KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024