Исследование структуры токов на установке ГОЛ-3 Э.Р. Зубаиров науч. рук. В.В. Поступаев Новосибирск 2005. - презентация

1 Исследование структуры токов на установке ГОЛ-3 Э.Р. Зубаиров науч. рук. В.В. Поступаев Новосибирск 2005

2 План доклада Введение, постановка задачи, проблемы Этапы работы Текущие результаты Планы Заключение

3 Многопробочная ловушка ГОЛ-3 Генератор электронного пучка У-2 Ленточный диод Гофрированное магнитное поле Выходной узел 15-3

4 Транспортировка электронного пучка При протекании тока по плазме необходимо выполнение критерия устойчивости Крускала-Шафранова: q(R)>1 где q – запас устойчивости, выражающийся по формуле: Для условий ГОЛ-3 величина предельного тока следующая: предплазма (разряд)Iq=1 12 кА(Ip 7 кА, qmax 1.7) электронный пучокIq=1 5.5 кА(Ib 30 кА, qmax 0.2) => Для транспортировки пучка необходимо создать условия для почти полной компенсации тока пучка встречным током, текущим по плазме

5 Радиальная структура токов Баланс токов перед инжекцией пучка

6 Радиальная структура токов Баланс токов во время инжекции пучка

7 Радиальная структура токов Баланс токов после инжекции пучка

8 Транспортировка электронного пучка PL5554 изображение мишени рёбра жёсткости выходного фланца отпечаток пучка тень В экспериментах с отпечатком графитовой мишени на выходном коллекторе показано, что область, занятая пучком, может быть подвержена винтовой неустойчивости

9 Численное моделирование В численных расчетах проведенных совместно с ИВТ показано, что на установке ГОЛ-3 могут иметь место тиринг неустойчивости (перезамыкание силовых линий)

10 Основные задачи Измерить динамику токов на выходном коллекторе установки как во время инжекции электронного пучка, так и после, на стадии удержания. Попытаться обнаружить доказательства существования быстрой глобальной перестройки структуры токов (которая может являться доказательством существования тиринг- неустойчивости). Попытаться определить, существует ли винтовая структура поля с сильным широм в течении длительного времени после окончания инжекции пучка (т.е. есть ли такой механизм стабилизации плазмы на стадии удержания).

11 Программа работ Полная система: 11-канальный датчик тока (измерения по диаметру) Начальный этап: одноканальный датчик (пояс Роговского), два варианта (один - с большим временем интегрирования, второй - с хорошим временным разрешением) Дополнительно: детектор жёсткого тормозного излучения, согласованный с датчиком тока (контроль локальной плотности тока электронов пучка)

12 Схема диагностики - этап 1 Графитовый экран Выходной коллектор Пояс Роговского Коллектор Пучок

13 Результаты - этап 1А Коллектор Ток в центре Ток на краю Сигналы полученные с «медленного» пояса (t = 200 s, фронт 3 s) Измерения проводились в центре коллектора (r = 0 мм в пересчете на поле 5 Тл) и на границе пучка (r = 20 мм) Gamma детектор соосно с датчиком тока PC6016 PC6238 Тормозное излучение в центре Тормозное излучение на краю

14 Результаты - этап 1Б Результаты измерений с «быстрого» пояса Роговского (m ~ 25 s, фронт 50 ns), проведена численная коррекция формы сигнала Видно, что при почти одинаковой длительности пучка токи на коллекторе сильно различаются. Есть периоды с обратным направлением тока (т.е. плотность тока в сторону источника предплазмы больше пучковой Ток в центре

15 Схема многоканального датчика Графитовый экран Выходной коллектор Пояса Роговского ТОК Статус работы: 1. Разработана конструкция 2. Все детали изготовлены 3. Все пояса намотаны 4. Ведётся работа по изоляции и сборке диагностики в целом

16 Заключение Ведутся измерения токов на выходе установки ГОЛ-3. Обнаружена существенно разная динамика локальной плотности полного тока вблизи оси и на краю пучка. Подтверждено то, что в центральной области пучка плотность полного тока соответствует плотности тока пучка (т.е нет компенсации по плотности тока). Обнаружено, что на периферии пучка есть случаи с резким переходом к полной компенсации по плотности тока. Длительного существования винтовой структуры с сильным широм на торце установки не обнаружено. Готовится многоканальная диагностика, которая позволит измерять распределение тока по радиусу в каждом отдельно взятом «выстреле». Эта система должна дать определённый ответ на поставленные физические вопросы.

17 Спасибо за внимание

18 Рентген за датчиком тока Коллектор Коллимационное отверстие открыто На входе 3 см свинца Датчик тока Датчик рентгена Свинцовая защита КоллекторСветовод

19 Для нагрева плазмы в неё инжектируется пучок с током ~30 кА. Ток по предплазме направлен в противоположную сторону и на порядок меньше по амплитуде. Тем не менее, заметных изменений на сигнале полного тока нет. Плотность тока на оси сонаправлена с током пучка. Инжекция пучка в плазму Напряжение на диоде Ток пучка Плотность тока по оси Плазменный ток t, мкс