Details

Данная работа посвящена определению запасенной в плазме энергии и внутренней индуктивности в экспериментах на сферическом токамаке Глобус-М2 с помощью диамагнитных и кинетических измерений. Был разработан алгоритм работы с равновесным кодом PET, в котором реконструкция равновесия сводится к минимизации двух параметров – расстояния между реконструированной границей плазмы и смоделированной кодом PET, а также разности сигнала диамагнитной петли, рассчитанного кодом и измеренного в эксперименте. Реконструкция магнитного равновесия позволила определить запасенную в плазме энергию Wp, внутреннюю индуктивность li и геометрические параметры плазмы. Было показано, что для оценки li иWp возможно использовать приближенные формулы, основанные на вычислении сигнала диамагнитной петли и вертикального магнитного поля. Были проведены измерения температуры и концентрации электронов со стороны сильного магнитного поля, что позволило провести верификацию рассчитанного пространственного распределения полоидального магнитного потока и определить запасенную в электронах тепловую энергию. Посредством реконструкции равновесия в экспериментах по нагреву плазмы инжекторами нейтральных частиц на токамаке Глобус-М2 с тороидальным магнитным полем до 0.9 Тл и током плазмы 0.3-0.4 МА была проанализирована полная запасенная тепловая энергия в широком диапазоне концентраций ⟨ne⟩v = 2 ÷ 1, 2 · 10^19 м^−3.

This work is devoted to the determination of the plasma stored energy and the internal inductance in experiments on the Globus-M2 spherical tokamak using diamagnetic and kinetic measurements. An algorithm with the equilibrium PET code was developed, in which the equilibrium reconstruction is reduced to minimizing two parameters: the distance between the reconstructed plasma boundary and the modeled by the PET code and the difference between the signal of the diamagnetic loop calculated by the code and measured in the experiment. The reconstruction of the magnetic equilibrium made it possible to determine the energy Wp stored in the plasma, the internal inductance li, and the geometrical parameters of the plasma. It was shown that to estimate li andWp it is possible to use approximate formulas based on the calculation of the diamagnetic loop signal and the vertical magnetic field. In the course of the work, a new spatial point for diagnosing Thomson scattering from the side of a strong field was put into operation. The temperature and electron density were measured from the side of a strong magnetic field, which made it possible to verify the calculated spatial distribution of the poloidal magnetic flux and determine the thermal energy stored in electrons. By reconstructing the equilibrium in experiments on plasma heating by neutral particle injectors at the Globus-M2 tokamak with a toroidal magnetic field up to 0.9 T and a plasma current up to 0.4 MA, the total stored thermal energy was analyzed in a wide range of concentrations ⟨ne⟩v = 2 ÷ 1, 2 · 10^19 м^−3.

• Введение
• Глава 1. Исследование нагрева плазмы в сферическом токамаке
  • Сферический токамак
  • Определение запасенной в плазме кинетической энергии
    • Магнитные измерения
    • Кинетические измерения
  • Постановка задачи
• Глава 2. Описание установки Глобус-М2 и используемых диагностик
  • Параметры и магнитная система токамака Глобус-М2
  • Равновесный код PET
  • Диагностика томсоновского рассеяния лазерного излучения
    • Физические принципы диагностики
    • Дополнительная измерительная точка со стороны сильного поля
    • Увеличение пространственного разрешения краевой области диагностики
• Глава 3. Анализ экспериментов по нагреву плазмы на токамаке Глобус-М2
  • Моделирование разряда равновесным кодом PET и сравнение с приближенными формулами для определения p и li
  • Определение запасенной в плазме энергии с помощью кинетических измерений
    • Симметрия пространственного распределения параметров электронного компонента плазмы
    • Сравнение Wp и Wth
  • Анализ запасенной в плазме кинетической энергии в режиме с дополнительным нагревом инжекторами нейтральных частиц
• Заключение
• Список литературы