Search

The development of light ion injector and neutralizer for the BES plasma diagnostic system and its first experimental results are presented in this work. This injector will be used for neutral beam plasma diagnostic systems. Diagnostic systems based on neutral beams of Li or Na atoms can be used to study the spatial plasma density profiles, impurity ions and magnetic field distribution in the border region of the plasma fusion devices. This method is based on the detection of the probe beam glow of atoms excited by the plasma electrons. These diagnostic systems consist of two main parts – the neutral beam injector (including the ion beam accelerator and neutralizer) and the secondary light signal registration system. Light ion beam accelerator based on the five-electrode ion-optical system, in contrast to the classical three-electrode system, delivers beams of lithium or sodium with current 3…5 mA at a beam energy 20…25 keV. The neutralizer is based on the supersonic jet of sodium vapor formed by Laval nozzle. The first experiments of neutralizing the ion beam with a transverse supersonic atomic jet was done. Представлена разработка инжектора легких ионов и нейтрализатора для ПЭС-системы диагностики плазмы и первые экспериментальные результаты. Этот инжектор будет использован для диагностики плазмы с помощью пучка нейтральных атомов. Диагностические системы, основанные на нейтральных пучках атомов Li или Na, могут быть использованы для исследования пространственных профилей плотности плазмы, примесей ионов и распределения магнитного поля в пограничных областях плазмы термоядерных установок. Этот метод основан на регистрации свечения атомов зондирующего пучка, возбуждаемых электронами плазмы. Эти диагностические системы состоят из двух основных частей: инжектора нейтральных атомов (включающего ускоритель пучка ионов и нейтрализатор) и системы регистрации излучения. Ускоритель легких ионов, базирующийся на пятиэлектродной ионно-оптической системе, в отличие от классической трехэлектродной, позволяет получать пучки ионов лития или натрия с током 3…5 мА при энергии пучка 20…25 кэВ. Нейтрализатор основан на сверхзвуковой струе паров натрия, формируемой с помощью сопла Лаваля. Проведены первые эксперименты по нейтрализации пучка ионов с помощью поперечной сверхзвуковой струи. Представлена розробка інжектора легких іонів і нейтралізатора для системи ПЕС діагностики плазми та перші експериментальні результати. Цей інжектор буде використаний для діагностики плазми за допомогою пучка нейтральних атомів. Діагностичні системи, засновані на нейтральних пучках атомів Li або Na, можуть бути використані для дослідження просторових профілів густини плазми, домішкових іонів і розподілу магнітного поля в приграничних областях плазми термоядерних установок. Цей метод заснований на реєстрації світіння атомів зондуючого пучка, збуджуваних електронами плазми. Ці діагностичні системи складаються з двох основних частин: інжектора нейтральних атомів (що включає прискорювач пучка іонів і нейтралізатор) та системи реєстрації випромінювання. Прискорювач легких іонів, який базується на п’ятиелектродній іонно-оптичній системі, на відміну від класичної трьохелектродної, дозволяє отримувати пучки іонів літію або натрію зі струмом 3…5 мА при енергії пучка 20…25 кеВ. Нейтралізатор заснований на надзвуковому струмені пари натрію, формованої за допомогою сопла Лаваля. Проведені перші експерименти з нейтралізації пучка іонів за допомогою поперечного надзвукового струменя.

The testing and first operations of the Heavy Ion Beam Probe (HIBP) plasma diagnostic injectors for stellarator Uragan-2M and TJ-ІІ is presented in this work. The increasing of plasma density in modern fusion devices up to (3...7)×10^19m^-3 (TJ-ІІ and T-10) leads to huge probing ion beam absorption in central plasma area. One way to obtain the HIBP information from plasma centre is the increasing of primary ion beam current. A new modification of HIBP injectors for TJ-ІІ and Uragan 2M stellarators was developed and tested in IPP NSC KIPT with energy up to 100 keV and ion current up to 300 μA.

The results of solid-state thermo-ionic emitters of Cs⁺ and Tl⁺ ions investigations are presented. These emitters are planned to use in heavy ion beam diagnostic system for “Uragan-2M” stellarator. According to estimations for HIBP diagnostic system operations it is necessary to have primary beam current up to 0.5 mA. The aim of these investigations was determination of emission rate, mass-spectrum of ion beam during the beam extraction time and heavy ion beam current stability in area of 0.5 mA. Представлено результати досліджень твердотілих термоемітерів важких іонів Cs⁺ та Tl⁺ . Цей тип емітерів планується використати у діагностичному комплексі на стеллараторі «Ураган-2М». Згідно з проведеними розрахунками для роботи діагностичного комплексу на пучках важких іонів необхідна величина первинного струму біля 0.5 мА. Метою досліджень було визначення емісійної здатності емітерів, масового спектру потоку іонів у процесі відбору струму та стабільності величини струму іонів важких металів у режимі 0.5 мА. Представлены результаты исследований твердотельных термоэмиттеров тяжелых ионов Cs⁺ и Tl⁺. Данный тип эмиттеров планируется использовать в диагностическом комплексе на стеллараторе «Ураган-2М». Согласно проведенным расчетам, для работы диагностического комплекса необходима величина первичного тока ионов порядка 0.5 мА. Целью исследований было определение эмиссионной способности эмиттера, массового спектра потока ионов в процессе отбора тока и стабильности величины тока ионов тяжелых металлов в режиме 0.5 мА.

Heavy ion beam probing (HIBP) is a unique diagnostic for core plasma potential. It operates in the T-10 tokamak and TJ-II flexible heliac. Multi-slits energy analyzers provide simultaneously the data on plasma potential φ (by beam extra energy), plasma density (by beam current) and Bpol (by beam toroidal shift) in 5 poloidally shifted sample volumes. Thus, the poloidal electric field and the electrostatic turbulent particle flux are derived. The fine focused (

Recent experiments in low magnetic shear flexible heliac TJ-II have shown that steady frequency and chirping Alfvén Eigenmodes take place with 100 kHz< fAE

The project of the Heavy Ion Beam Probe (HIBP) plasma diagnostic system for stellarator Uragan-2M is presented. The device Uragan-2M is the flexible torsatron machine with small helical ripples and considerably high size and magnitude of the magnetic field (R = 170 cm, ape = 22 , B0 = 0.8…2.4 T, l = 2, m = 4). Necessary calculations by using the computer code made in HIBP group to optimize HIBP diagnostic set for stellarator Uragan-2M Представлено проект системи діагностики зондування плазми пучком важких іонів (ЗППВІ) для стеларатора Ураган-2М. Установка Ураган-2М являє собою гнучкий торсатрон з малими гелікоїдальними гофрами, з великими розмірами й величиною магнітного поля (R = 170 см, ape = 22 см, B0 = 0.8...2.4 T, l = 2, m = 4). З метою оптимізації параметрів діагностичного пристрою для стеларатора Ураган-2М проведено розрахунки з використанням комп’ютерних програм, які були розроблені групою ЗППВІ- діагностики. Представлен проект системы диагностики зондирования плазмы пучком тяжелых ионов (ЗППТИ) для стелларатора Ураган-2М. Установка Ураган-2М представляет собой гибкий торсатрон с малыми геликоидальными гофрами, с большими размерами и величиной магнитного поля (R = 170 см, ape = 22 см, B0 = 0.8...2.4 T, l = 2, m = 4). С целью оптимизации параметров диагностического устройства для стелларатора Ураган-2М проведены расчеты с использованием компьютерных программ, разработанных в группе ЗППТИ- диагностики.

The heavy ion beam probe (HIBP) is a non-perturbing diagnostic, which allows to determine the spatial distributions of the main plasma parameters such as plasma potential, density, electron temperature and poloidal magnetic field in magnetically confined fusion plasma devices. The heavy ion beam probe plasma diagnostic system has been installed and tested on the WEGA stellarator in Greifswald, Germany in 2006-2007. The HIBP on WEGA is planned to be used for the basic investigations of the plasma confinement in a different magnetic configurations. Also, power deposition region will be investigated in experiments with modulated gyrotron heating power. In this work, the first plasma potential and total secondary current profiles measurements results are presented in a comparison with Langmuir probes data. Діагностика зондування плазми за допомогою пучка важких іонів (ЗППВІ) – це діагностика, яка не впливає на параметри плазми, та дозволяє вимірювати просторовий розподіл головних параметрів, таких як потенціал плазми, густина, електронна температура та полоїдальне магнітне поле у пристроях з магнітним утриманням. Діагностика плазми пучком важких іонів була встановлена на стелараторі ВЕГА у м. Грайфсвальд, Німеччина, у 2006-2007р. ЗППВІ на стелараторі ВЕГА заплановано використовувати для дослідження процесів утримання плазми при різних магнітних конфігураціях. Також буде досліджена область поглинання ВЧ- потужності у експериментах з модульованою потужністю гіротрону. У цій роботі представлено перші вимірювання профілю потенціалу та повного струму вторинного пучка у порівнянні з даними, які були одержані від Ленгмюрівських зондів. Диагностика зондирования плазмы с помощью пучка тяжелых ионов (ЗППТИ) является диагностикой, которая не влияет на параметры плазмы и позволяет измерять пространственные распределения главных параметров, таких как потенциал плазмы, плотность, электронная температура и полоидальное магнитное поле в установках с магнитным удержанием. Диагностика плазмы пучком тяжелых ионов была установлена на стеллараторе ВЕГА в г. Грайфсвальде, Германия, в 2006-2007г. ЗППТИ на стеллараторе ВЕГА планируется использовать для исследования процессов удержания плазмы в различных магнитных конфигурациях. Также будет исследована область поглощения ВЧ- мощности в экспериментах с модулируемой мощностью гиротрона. В этой работе представлены первые измерения профилей потенциала и полного тока вторичного пучка в сравнении с данными, полученными от Ленгмюровских зондов.

The Heavy Ion Beam Probing (HIBP) diagnostic system has been installed and operates now on the Uragan-2M torsatron for the first time in Ukraine. The cesium ion beam with energy range of 17…120 keV and ion current of 10…150 μA was used in the first experiments for tracing the probing beam through torsatron magnetic field (0.39…0.4 T). The secondary ion beam with intensity in the range of 30…100 nA was detected on the first deflecting plate of the secondary beam-line according to preliminary calculations by using 80 keV primary beam energy and 100 μA of primary ion current. The primary beam with energy range of 17…20 keV (Ibeam≈10 μA) was traced through torsatron magnetic field towards the analyzer detection plates. Впервые в Украине введена в строй система диагностики плазмы с помощью пучка тяжелых ионов на торсатроне Ураган-2М. В первых экспериментах по проведению зондирующего пучка через магнитное поле торсатрона (0,39…0,4 Тл) использовался первичный пучок ионов цезия с энергией 17…120 кэВ и током 10…150 мкА. В соответствии с ранее проведенными расчетами осуществлена регистрация двукратного ионизованного пучка ионов цезия на первую отклоняющую пластину вторичного ионопровода (ток 30…100 нА) при энергии первичного пучка 70…80 кэВ и токе 100 мкА. Осуществлено проведение первичного пучка с энергией 17…20 кэВ (ток 10 мкА) через магнитное поле торсатрона до детекторных пластин анализатора. Вперше в Україні введено в дію систему діагностики плазми за допомогою пучка важких іонів на торсатроні Ураган-2М. У перших експериментах з проведення зондувального пучка крізь магнітне поле торсатрона (0,39… 0,4 Т) застосовано первинний пучок іонів цезію з енергією 17…120 кеВ та струмом 10…150 мкА. Згідно з попередніми розрахунками проведено реєстрацію вторинного пучка на першу пластину, яка відхиляє іони у вторинному іонопроводі (струм 30…100 нА) а енергії первинного пучка 70…80 кеВ та струму іонів 100 мкА. Здійснено проведення первинного пучка з енергією 17…20 кеВ (струм 10 мкА) крізь магнітне поле торсатрона до детекторних пластин аналізатора.