Данная работа посвящена численному решению стационарной столкновительно-излучательной модели (СИМ) нейтрального гелия для случаев с учетом 19 низших состояний и 43 высоких Ридберговских состояний с главным квантовым числом n≤7. При моделировании СИМ были учтены процессы спонтанного излучения, возбуждения и ионизации электронным ударом, так как в пристеночной и диверторной плазме токамаков основным механизмом изменения населённостей возбужденных состояний являются соударения со свободными электронами. Сечения процессов были взяты из открытых баз данных элементарных процессов OPEN-ADAS, NIST. На основе рассчитанных СИМ были построены диаграммы для нахождения температур и плотностей электронов по отношениям интенсивностей линий нейтрального гелия 668 нм, 706 нм, 728 нм. Результаты расчетов были применены к экспериментальным данным, полученным с помощью диагностики гелиевой спектроскопии в ходе кампании 2021 года на токамаке Глобус-М2. Восстановленные профили плазменных параметров удовлетворительно воспроизводят рассчитанные по другим моделям. Также были сформулированы основные принципы дальнейшего развития СИМ в сторону динамической модели и рассмотрена возможность модернизации системы инжекции гелия диагностики гелиевой спектроскопии плазмы для расширения диапазона измерений.

The given work is devoted to the numerical solution of the stationary collisional-radiative model (CRM) of neutral helium for cases considering 19 lowest energy states and 43 high Rydberg states with the main quantum number n≤7. When modeling CRM, only the processes of spontaneous emission, excitation, and ionization by electron impact were taken into account, since in the near-wall and divertor plasma of tokamaks, the main mechanism of population and depopulation of excited states are collisions with free electrons. The process cross sections were taken from the OPEN-ADAS and NIST open elementary process databases. Based on the calculated CRM, diagrams were constructed to find the electron temperatures and densities from the intensity ratios of the 668 nm, 706 nm, and 728 nm lines. These diagrams were applied to experimental data obtained from the helium spectroscopy diagnostics during the 2021 campaign to inject helium into the plasma of the Globus-M2 tokamak. The reconstructed plasma parameter profiles satisfactorily reproduce those calculated by other models. Moreover, the main principles of further development of CRM in the direction of a dynamic model were formulated and the possibility of modernizing the helium injection system for the helium spectroscopy diagnostics was considered to extend the measuring range.

• Содержание
• Cписок сокращений и аббревиатур
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. Обзор литературы
  • 1.1. История развития СИМ
  • 1.2. Рассматриваемые подходы к СИМ
  • 1.2.1. Модель Фудзимото
  • 1.2.2. Модель Жолобенко
  • 1.2.3. Модель Бургоса
  • 1.3. Диагностическое применение СИМ
  • 1.3.1. ASDEX Upgrade
  • 1.3.2. TEXTOR
  • 1.3.3. Wendelstein 7-X
  • 1.3.4. NSTX-U
  • 1.4. Выводы из обзора литературы и постановка задачи ВКР
• ГЛАВА 2. Разработка СИМ для атома нейтрального гелия
  • 2.
  • 2.1. Теоретическое описание СИМ
  • 2.1.1. Система уравнений СИМ
  • 2.1.2. Элементарные процессы, учитываемые в СИМ
  • 2.2. Результаты расчетов СИМ
  • 2.2.1. Моделирование СИМ без учета высоких Ридберговских состояний
  • 2.2.2. Моделирование СИМ с учетом высоких Ридберговских состояний
  • 2.2.3. Построение диаграмм для определения температуры и плотности электронов по отношению интенсивностей линий
  • 2.2.4. Первые результаты динамической модели
• ГЛАВА 3. Применение расчётов по СИМ к диагностике гелиевой спектроскопии токамака Глобус-М2
  • 3.
  • 3.1. Установка Глобус-М2
• 1.
• 2.
• 3.
  • 3.2. Диагностика гелиевой спектроскопии
  • 3.3. Алгоритм обработки экспериментальных данных
  • 3.4. Первые результаты измерений профилей ne, Те
  • 3.5. Сравнение результатов СИМ с уже опубликованными данными
  • 3.6. Возможности развития диагностики
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ