Details

На установке Глобус-М2 имеется широкий набор диагностик быстрых ионов, включая анализаторы атомов перезарядки, нейтронные спектрометры и счетчики, SPD детекторы и другие. Однако в диагностическом комплексе токамака Глобус-М2 отсутствует диагностика потерь быстрых ионов (FILD). Данная работа посвящена разработке FILD на токамаке Глобус-М2. FILD представляет из себя магнитный спектрометр, находящийся внутри вакуумной камеры токамака. С его помощью можно получить распределение по энергиям и питч-углам быстрых ионов, попадающих внутрь детектирующей головки FILD. Одной из основных задач работы является определение таких размерных параметров детектирующей головки, чтобы диагностика удовлетворяла поставленным к ней требованиям. Разработан метод расчета характеристик диагностики для произвольной модели головки детектора. Этот метод использовался итеративно для поиска модели детектирующей головки, удовлетворяющей поставленным требованиям. Описаны взаимосвязи между размерными параметрами детектирующей головки и характеристиками диагностики, и между параметрами разряда и характеристиками диагностики. Представлен окончательный проект FILD, а также подробно описаны его основные компоненты. Разработанная диагностика сможет регистрировать потоки потерянных быстрых ионов с энергиями от 5 до 65 кэВ и питч-углами от 25 до 85 градусов в разрядах с магнитным полем от 0,5 до 1 Тл и током плазмы от 200 до 400 кА при относительном энергетическом разрешении ΔE/E < 0,5.

On the Globus-M2 device there exists a vast array of fast ion diagnostics, including neutral particle analyzers, neutron spectrometers and counters, SPD detectors and other. However, a fast ion loss detector (FILD) is not present among Globus-M2 diagnostics. This work focuses on developing a FILD for Globus-M2. A FILD is a magnetic spectrometer, located inside the vacuum chamber of a tokamak. It is used to measure the energy and pitch angle distribution of fast ions hitting the FILD detector head. One of the main goals of this work is determining the geometry of the detector head such that the requirements for the diagnostic are fulfilled. A method of calculating the diagnostic characteristics for any given geometry is developed. This method is used iteratively to find a detector head geometry that satisfies the requirements. The relation between detector head parameters and diagnostic characteristics is described. Diagnostic characteristics for the chosen geometry are calculated under different discharge parameters, and a relation between them is described. A finalized FILD design is presented, and its main parts are described in detail. The designed diagnostic will be able to detect fluxes of lost fast ions with energies from 5 to 65 keV and pitch-angles from 25 to 85 degrees in discharges with magnetic field from 0.5 to 1 T and plasma current from 200 to 400 kA with relative energy resolution ΔE/E < 0.5.