WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции физико-технический институт АН УССР ^а^Ш^ ЖЕШЙгб ЯА ТОРСАЯРОШВ Москва-ЦНИИатоминформ-1989 УДК 533.951 ЭКСПВРШВПН ПО lASBFBOft ИШИЩИ! ПРНВСЯШС ...»

VI ХФТИ 89-48

Харьковский

ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции

физико-технический институт АН УССР

^а^Ш^

ЖЕШЙгб

ЯА ТОРСАЯРОШВ

Москва-ЦНИИатоминформ-1989

УДК 533.951

ЭКСПВРШВПН ПО lASBFBOft ИШИЩИ! ПРНВСЯШС АТОУОВ НА ТОРСАТРОНВ

"ТРАГАН-З": ЦрвЦЯП 2ИИ 89-4€ИЙ.1.Б#рвЯРЙ1, В.С.Вожцмя, Я.Л.Ввжхож, М.П.Ваожлвв, Ю.В.Гутареж, Г.Н.Дико, Г.В.Зеленин, AJ.Золотух а, В.Д.Коцубажов, Б. В. ^ и ш ш, В.И.Кокоиенко, С.В.Комлм, А.П.джтжжвов, Ю.К.Мирожов, Н.И.мжтжна, И.К.Нжкольокжн, О.е.Павлжч » « о, Г.П.Павлом, Н.Ф.Верооелхжн, В.К.Павлов, В.Н.Пятов, А.И.Скибеяко, А.З.Слжвшж, В.С.Тарвд, Т.О.Тхорвс, И.П.Фомш, А.А.Шпиюга .

- Iajjucoi: ХИИ АН УССР, 1989. - 23 о .

Н* тр*хмхояком тороатрове "Урвгм-З" цроввдавв so i w t t t w i атом» углерода в водородную пшжу ИШЧмзряда (ГГ = С. 4 - Ю 1 2 ом" 3, Т в * 2 5 0 эВ, Т^ = 350 эБ, BQ - 0.46 Ti). ИнввВДМ ооуц » о я ш ш » s o a j v i o n m i жвдучгам л и п о в о г о лаявра на повврхвоогь опищоварю! мшвмж ж» хцмфпа, укрвпмнно! на внутренней поверхно»

о я одного жя жжжюжюс црожоджжков. Ооиовше подученные рввулташ ооотоят в следущем:

- оранввнже аколержиовтпво набацдаеыого временного хода жнтеножвноохк л ш 07 о ревультатами махемагпеокого модеджроваввя ороцеооов пережооа углерода в плаяме дает велпжвв коэффищвнта даффузжж ж овороотж жонвекцжж SD - 18*10 3 о м 2 / ^ V = 4,5*10 3 ом/о ооо«аетотвевно. Иэ раочетов одюдуйг, чго дифф^эдя дримеое^ ооответотвуег (юокласог^окшк ооотжояпявяи, тогда как аначенжя шороотей коноуаоотвенно. ншшапная жамвренная жонцвнтрацжя атомов углерода в плазме (без чв»»»™*) находжгоя на уровне 5-Ю"3 г&;

- раджащонвае потерн, обуоловхеняне фоновым ур-сирслом " условжлх нажболэв чистой установки находятся на уровне 200 Вт, чэ ко-~ юркх - 40 Вт уносятся за очет жалучения на наиболео ождымх оеаенанонюг линиях жона СУ;

- радкацкснныв потерн в диапазоне ОД...10 нм, связанные с углеродом, составляют ^ 2% от общих радиационных потерь плазма;

- г.оэффшдкшг экракгрованкя плазмой дивергорного ш эргодтеОЕОГО олоев инжектированного потока углерода находится на уровне 0,7 .

Рво. 13, список лит. - 20 назв .

(с) Центральный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по атомной науке и технике (ЦНЙИатоминформ), 1989 .

в вьдвник Лазерная янжекцня цржмвовкх атомов широко жопольяце**» д м ж«ученжя накопления к перонооа цржмесей » плазме тврмоядэрнжх JOS*HOввк [ l - б ]. Тйхнотэаяая сторона ашоазгвмов в [1-6] методах СОСТОИТ в том, что инжекнфуемал држмеоь наяооитоя в виде тонко! планки ва прозрачную дук лазерного излучения: подкова?. Такая мжцень помещавгож » разрядную кеиввру ^втани.^ш вблиаа гр&нищ плаэнк ж обзцчвачоя оо стороны подлошт мощны?* шязрюш имгсульоои. В результате айляхда » е щвотва шюшсе образзогоя ШТОЕ атокор : йадпавтннай в оторову обддстя удержания. Скорооте гопаренвнх а?оиод лохат з пределах ( I... 5 ) ' '10^ ом""^, чтп примерно ооотвэтствдег значениям скороотдй цржнеонах атомов, образующихся ЦЖ.р&саадвакж повзрхноотей отенок разрядной камеры, лимитеров друт'Е'т лг!ыо?рукцкоянах элементов вакуумных камер гермоядорнн! jстановое ЛЛИТУЛЬНООТЪ процеоса испарения определяется уровнем мощности, длительностью лазерного импульса, толщиной мишениv и обычно лежит ь пределах 0, 1.., 1, 0 мкс, а полнее число иопаренныг атомов подбирается обычно в пределах 10"... I 0 1 ат./имп .





В настоящей работе приведены первые результаты экспериментов по лазерной инжекцик примвснш: атомов в плазму торсагрона "7-3* при использовании отационарной шпиенк,

–  –  –

црнмеоей и излучения сведений об экраяируоднх свойствах одоя плазмы в указанной чаотн объема магнитной конфигурадил. 3 связи о этим опяоываемне эконерименш цроводжлиоь при размещения источника примеЙннх атомов (стационарная мишень из графита) на внутренней поверхности одного из контейнеров винтовой обмотки (рио. I ), Характвриотики потоков атомов, получавшее при лазерном воцарении участка поверхности подобиях мишеней били предваримльно изучая* яа отенде [ 1 0 ] .

другой оообеннооты) экспериментов является то, что диэартор тороатрова не может б а » внвшчен для сравнительной оценки его эффективнооти. Поэтому требовалаоь проработка таких методик инжекция примесей ж измерений, которне дозволили бн изучать работу дивертора в штатннх рабочих режимах установки [ 7 - 9, I I ]. Соответственно, исоледовання проводились при последовательной инжекциж в гонзму возрастающих от импульса к пшудьоу количеотв атомов углерода г аяалвгзжровалаоь завиожмооть (I) где Зсу~ лнтенсивность :иектральаой линии СТ )• ••• "Г,'1: т, измеряамая вдоль диаметра плазменного шнура, Идщ. - величина, ирояорщональная потоку тлектярувкых углеродных атомов. Ipii этом лредпол&хи.юоь, что экранирующие СВОЙСТВА магнитной конфигурашш о('уолов.шяы оуммарным действием глазмы в янверторнсм и эргодячоском опое силовых ланий Гэ]. Б условиях эксперимента атомы углерода при ц&вя&кяя к певтру проходят -аследовательнае стадии ионизации вшггеь до СУ .

Не-подобного *она СУ ъ ••, гтпяние СУ1 затруднен ни емким :отелонизадаи. По этой щшчяве интепоивнеегь ;зпши С г. ^а^плх ;• характеризует лоток углеродных яонпв, лроше,ццих • ;онт;^;гьнуго часть объема удержакач [lZ\ .

дачеоме ввлмадзл, црошцд«оьа*ыго потоку ш о д. г ^, ведь m:\MBt юпвжанжоо-г лента di А =. 4 2 6, " шаки* оораэда, може* Лать предо»)вдвт.. ь m'

-ГГ .

–  –  –

где A g - отношение интенаивноотей линий СУ и СП цри ккзкои урошю жввдаш углерода, Aj - го га отношение цри шооком уровне лпеющс

1.2. Ошоание экошржмевха. Уотаяовка г жвмврктеданак texroota Установка "7-3" црвдохавдяех oodoS трвхзаходный хороахрон [ ? ] о йолыпш радвуоом й = 100 см н о внутренним радяуоом контейнеров винтовой обмотки г 6 = 19 см. Ошюшшвмкэ в наотоядвй работе эковерамввта дроводилжоь црк магнитном поле в центре В о = 0,46 Тл. Средний радиус крайней неразрупенной поверхности ооотавдал а = 10 см [ 9, I I ] .

Двред начаясш экспериментов вакуумная камера установки откачивалась до давленая 2...4*Ю"* Торр, после чего напускался водород до давления 5'ICT Торр а проводилась чистка металлических поверхностей, находящихся вблизи объема удержания, путем возбуждения в камера стационарного СВЧ-разряда [13] (чаотота генератора / о = 2,45 ГГц, мощность Р о э т ^ 3,6 кВт) Е импульсного ВЧ-разряда при пониженном уровне магнитного поля [ 1 4 ] .

Такая подготовка установки позволяла получать в режиме ЩР-вагрева разряд с длительность» квазиотационарноЗ части до 55 ко цри подводимой к двум антеннам ВЧ-нощнооти до 500 кВт .

Расположение диагностической аппаратура, обеспечивающей проведение необходимых измерений, приведено на рис. 3 .

"*

–  –  –

ИнтвноивЕооть лавп ( а месте " » * » м " ковтролжроаалаок арк поЖ мощи црвбора.МДР-23 ( I ). Ваблвденже проводжлооь вдоль нащмми твзщв (в вертикальном направлеши). Измерение интеноиноотж СУ, а также наблвденке лзлучешм плавив на разлитое длжнах вела (СУ, С, О, Н^, Eji) иаучалооь в дадгжх оеченша (2). Интеяожмооть ШШ линии СП, используемая з качеотве монжтора вгодадэго потока углерода, регистрировалась зйлжзж от меота имяжтрв ("спехтр") .

Сканврованне объема плагин в поперечном оечвнвв также оодоотжлялооь через патрубок 2. &аченвя 2^(о) на оси разряда оцродеяивоь с помощью томооновокого раооеяввя и олужхлв для калвбровкж давшее временного хода Т е Ш по измеренвю внкножжвоотх второй гармояжкж электронно-пшелотронного взлученжя. Дна получения велнчжна энергосодержания плазмн яопольэовалаоь ожотема иагнитннх датчиков, а намерение средни значений электронной плотнооти в объеме удержания проводилось о помощью интерферометров на длинах волн Я = 2 мм, I мм во вертикальным хордам, Я = 8 ми под углом ~ 45° и Д = 0,337 мм в яаправлэяш большого радиуса (7). Электронная плотность в диверторном потоке плазма, огибапшэм винтовой проводник, измерялась о помощью СЗЧ-резонатора Фабри-Hepo на длине волка Я = 8 мм. Ионная температуs pa оцвнжаалаоь по энвргвтвокжм спектрам явнтралов треварядсж (горизонтадьвнй патрубок 6 ) ; интегральная оввншооя» ажажжс ж джапазоне 0, 1... 10,0 нм ремогржровалаоь о помощью фотоумножителя о товвжм опжнтшяторэм (патрубок 5 ) .

Цроотранотввнвое распределюнже Т в строжжооь на оонованяж дашпк тоыооновокого раоовянжя джж цржооевой оолаотж, результатов опвкгралышх кзмвревжй (углеродны! термометр [15]) длж х * 8 ом, аг д ш вшс эдекхрпеоквЕ эондов ( f Ю ом). Црж проведеша чжоланного моделирования динамики инжектированных атомов пространственна! про»

фихь TQ задавадоя обычно набором ооответотвуших чжоленннх «начени* Т й. Цроотравотвенннв профиль ne{t) находитоя ив оопоота данвнх воех интерферометров; в чволенном очете пе (?) также задавало!

набором численных значения .

спн 9а?

Рио.4. Схема аппаратуры лазерной инжекции примеси:

I - генератор: 2 - усилитель; 3 - монитор; 4,5 - монохроматор МДР-23 с ФЭУ-39: 6 - расщепитель; 7,12,13 система линз и окон для фокусировки излучения; 8,9 светофильтры; 10,11 - зеркала; 14 - мишень, облучаемая лазером Оптическая схема аппаратуры для инжекдии показана на рис. 4 .

Излучение рубинового лазера с модулированной добротностью (I) усиливается лазерным усилителем (2) до энергии 4...G Ди и при помощи линзовой системы (7), (12) фокусируется на мишень (14). Мишень укреплена на внутренней поверхности контейнера винтовой обмотки, как показано на рпс. I. Пластина (6) отводит небольшую часть излучения лазера на ыониторный приемник (3). Сменные светофильтры (8) и (9) служ ат дан изменения уровня энергии лазерного излучения на мишени. Фильтр ( 9 ) (отекло KC-I5) олужиг для устранения заовегки, идущей от ламп накачки лазера .

Приемная чаоть оптической охемы соотоит из прибора ЦДР-23 (4) и фотоумножителя ФЭУ-39 ( 5 ). Излучение исшаренной принеох из облаоти вблизи мишени ( ~ 2 ом) при помощи линзы (12) и дихрожчного зеркала ( I I ) фокуоируетоя на входную цель монохроматора ( 4 ). Коэффициент пропускания дихроичного зеркала для И = 694,3 нм равен 0,9, а коэффициент отражения для Я = 426,7 нм - 0,85 .

Приемная чаоть оптической охемы иопользовалаоь для регистрации интенсивности линии СП ( Я - 426,7 нм), а также для изучения элементного состава плазмы вблизи мшоени. Предварительные измерения интенсивности опекгральных линий CI, Ш при облучении отащонарной графитовой мишени мощнымк лазерными импульсами на отендовой уотановке показала, что при одинаковой мощности лазерных импульоов во время прохождения первоначальных импульоов интеноивнооть,шший максимальна, затем наблюдается поотепенннй опад, и после 8... 1 0 импульоов интеноивносвь в дальнейшем не меняется. Поверхность лазерного пятна на мишени приобретает при этом характерный эродированный вид. Это говорит о том, что после 8... 1 0 импульоов условия змиоожи стабилизируются .

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

–  –  –

'о г сЯроетранотввшк» арофшж ооноаннх яараиетр&а здшаш, яадучаяшэ дрн псмопя иегздик, шшсапннх в 2.2, приведена на дао. 5. Staчеияв удвршаамого ыагнйхаох'о поля на оса, 3 0 = Q.4G Тл. Гвххи раУ-3" О ?казаязкав ЗЛЯЧОШУШП плазмоиннх заракетров бал ЗОВЙЯ ИДЯ дровэданся ооновяов чаохк исоавдоваяяй ао лазерной шспкцкя углерода в плазчу .

–  –  –

Рис.6а,d. ОсдЕшюграшн примененных в эксперименте диагностик:

I - интенсивность линии СП. X = 426,7 нм; 2 - сигнал седловидной обмотки; 3 - концентрация пе (I нм-интерферометр); 4 - сигнал радиометра на 2ос^ е ; 5 - сигнал датчика мягкого рентгеновского излучения; б - интенсивность ланий С Л = 227,1 ни; 7 - интенсивУ ность линии О Л = 326,5 нм масштаб по оси времени - 4 мс/дел;

Ш а - гладки уровень инжекщи; 6 - высокий уровень инжекции На рис. 6,а и 6,6 приведена сигналы попользовавшихся диагностик Осциллограмма, приведенные на рис. 6,а, соответствуют низкому уровни инаекции. При низком уровне инжекции основные макроскопические параметры плазмы не испытывают заметных изменений, увеличение концентрации электронов л п. е н е превышает 10% .

Ржо. 6,6 соответствует ажоокоиу уровню н и а и ц и. Црж виооком уровне "—»чр» наблцхмтоя существенное жажежеиив (50 .

..I0QJO таких параметров п и ш и, как электронная жонцеитрапиж п е ж электронная температура Т е. Как оладует жа ооциллограмм, инжектирований углерод проходи о т а д п ионизации вплоть до С 4 4 ж оотаетоя в атом ооотоянжж до ухода жа облаотж у д е р ж а т. Эверг&оодержавие плавке в электронная температура в режимах о малжм уровнем ияшицн оотаютоя без заметках иаманений (некоторое повнменже отвала второй гарионикж ЭЦР, по-вжднмому, ожсаажо о жамажвжжам огвпвнн чернот

2. 1. Оценка коэффициентов пврвнооа углеродниг чаотиц в плавив "7-3*

При исследовании цроцеооов шренооа инжектированных углеродних чаотиц в плавив жопольэовалоя жтатвнй режим работе "7-3" (ом.ржо. 5) Дня того, чтобы лараметрв плавив не возиуиалиоь эффектом инжокщп иопользовалиоь малые уровни иниекцм. Оценка коэффициентов перэвоов ионов углерода в области удержание прожаводжлаоь путем оравжеввл временного хода интенсивности опектральной ДИКИЕ иона СУ X* 227,1 км, регистрируемой вдоль диаметра, о вичиоиеииой иитеиоивноогью. Вичиоление проотранотвенннх профилей концентраций ионов углерода различно! краткооти ионизации ж жнтеножвноотж лжввв СУ вдоль диаметра плиемк, как это имеет меото в эксперименте, цроводилооь при покои* программы " сшхЬогР.

В оонове вычислений лежит реиежие ожотемн уравнений вида:

где z = О, I,... 6, rz - радиальный поток ионов углерода в зарядовом ооотоянки %, принимаемый в виде где z - средний радиус магнитной поверхности; а - средний радиус граница области удержания пжвтмн; dz - коэффициент ионизации не о о отояния Z в состояние % +1; Jz - оуммарннй коэффициент нзлучательной и диэлектронной рекомбинации в ооогояние х. из ооотояния X + I ;

SO - коэффициент диффузии ионов углерода; V - окорооть конвективного перенооа. Величины j O i V принимались постоянными для ионов различной кратности ионизации и по воему оечению плазменного объема .

Радиальные профили пе(г) и Т е (г) задавались набором ооответотвувикх численных значений этих параметров. Для отдельных раочетов иопользовалиоь также аш ;-:иоимационнно выражения, оправедпше только для указанного режима работы "У-3" 4& (6) JkiJJL (7) ), 9 - A Рекамбшвдяк с перезарядкой на атомах водорода в ввчиоленжжх в» j * a тавалась. Поскольку радиус области удержания оражптеаво m i, а значения rig a TQ в экопержменте о Б о = 0,46 Тд нвввлюсж, м м е т в м доля инжвктгровашогс потока Еейтральных атомов углерода црогакаех мутрь плазмы на раосгоянкк, оравшвяе о радооон ойжаои ударжаия. Эю обогояхшгьство было учтено в Ерограыие "Carbon" путем «ведонжя для зостунающего потока углерода экоионенштдьнит оомнохвтелвб, учиюыик вдх. л™ "? свободного пробеге атомов для иодизацжж [ 1 6 ] .

Временной ход начального посока углвродша агоиов был щшввг в тяс традецш! о общей временной длимльпоомю 20 мко ж о фронтами варастания г опада I мко. Мншшвзаоря рааличнй временного поведения вычисленных г иолутенных в эксперименте значений интеноивнооти лснкж а- яугем подбора ® и 1 ' позволила получать оценка этих параметров .

–  –  –

Результаты расчетов приведены на ряо. 7. Как видно из рисунка, наилучшее совпадеяие временного хода интенсивности СУ, полученной экспериментально в результате математического моделирования имеет меото при значениях параметров Й) и V, равных 18-Ю 3 ом2* о " 1 ж 4,5*Ю 3 см*с" 1 соответственно .

Наш первоначальный вывод о оущэотвованш конвективного потока примеси, направленного к периферии плазмы, [ i ? ] является ошибочным .

Первоначальные вычисления хорошо описывают временной ход интенсивности линии (ЗУ, но дают нереально низкую ( ~ КГ см" 3 ) концентрацию углерода в центре плазмы. Л Для сравнения подученных о помощью кода tarbon " доаффищеята диффузищ к конвекиино* скороотж о неоклассической теорией цредотавям аяалжгачешсое заражение для потока прямооных ионов, учитнвашде оилу зрения мвдду пржмеоншк юнаин углерада и ооновншш ионами в виде

–  –  –

где й-ю - оредши электронная концэнградвя непосредственно перед инх е к т е й : Q?&&*— - отвооительвая прибавка оредней электронной в о »

данградаи в момент времени i,, соответствующий максимальной янтояоивнооти линии С7 227,1 вм, обусловленной инжекцией;z - э а р р ядра чтома инжектируемой принеси (для углерода Z * 6)} й j = J ^ отношение коэффициентов иоцуокания для линии СУ 227Д нм;

ряется в момент времени t,, с ° - перед моментом гнжекцпг, значение функции возбувдения верхнего уровня IS 2р 3 Р 2 раооматриваемого перехода в момент времени перед инжекцжей (Т е = Т~ о ), )^ значение этой же функции в момент времени t1 (T e = T Q l ). В эксперименте региотрируетоя янгеноивнооть опектральной линии, наблюдаемая вдоль диаметра пдаэмы. Интенсивность и коэффициент испускания 5 связаны соотношением.,

- гадводай угол, з котором принимается излучение; Zc -,дли~ ла отрезка, о которого ведется сбор излучения. Цредварательные лиоледовалия.шгэнеивносги 07 227,1 ям лооле т&з&щш зложъ раааачных хорд показали, что раецределение 6 (г) имеет сравнительна илоокиЗ 2дд с размером 2 / ' ^ 9 см Б центральной оолаотк илазш, J дальне ШПНМ,резким спадом, несущественно меняющийся «за временами ми после енавэкгяи. Это позволило нам отношение коэффициентов испу-жшия R.j,.:-я~ .

мешть отношением знтеноивностей /?,= - ^ - -^г.. (.14)

Расчет для конкретного импульса акжекцщ с иирамеграмр •, :

i 12 1г 9

•I0 oiT^A.'iy,- 0,6* 1 0 СГ.Г при ^ЭКОЕ спериментально | L QT = 1 дает значекгл ^." - i:»2*I0^ ск;""°,

- ^то ооответ';твуегс"'•/r'eu-i ~ 0,6f-'. В дальнейших расчетах ми принимали концентрацию ' г '-'••''"а- - 6,5д. Выражение (6 приписывает эффект возрастания электронной кошгентрации. * / ;,, только офезовакик,- ионов С ( Е соответствующие момегтл. времен? ". ', 1к РТОЁ причине щрачгрщгс '•• дач?

в е р и ш : оценку концен'гр&цш •*-^'/ в п л а з м е. ' а д у е т о т м е т и т ь, «".' уткаванная концентрация.•:.Г4" близка к минимальной в&лгтаг:-- зарегис стрированной р опиоьгоаемьгг экспериментат. Зако*-' эн«" ьт-.- • д о ^ ; cMiicH об!гчн'; п о с я е лдат^льнок контролкруумо1. чистта: у т а н о в г а .

йк::леркмднтальис оценетгньс значения концентраций EOIUJ. •'," о цек.-ре лех,)ш t основу рг^' че-гоБ цростраистьскшогс rirtoiro-vae.n'.'Kv.... "']•'.-р в плазм? ''•У—У. о.--т:нж.-;х:' новых" концентраци!: ионе • ?.*(?.'' н& м?:оматичоскодг; моделирована: дроцессов перенос.-. .

'•а-оновый" уровянь интенсивности линии СУ 2?г'.1 нм, Н Е К О Т О Л О И поселяется и убывает пик интенсивности, обусловленньФ лазерной гаже-цке{г .

определяется, очевидно, циркуляцией ь облас/- удержекк/" плазмы потоков углеродшк ионов, находящихся в плазме. В математической модели эти реально существующие потоки имитировались "инжекцией" на границ; .

плазмы стационарного потока углерода, который распространяется ь плазме, подчиняясь тем же закономерностям перекоса, что и поток, углерода, получаемый при помощи лазерной инжекции, т.е. при тех же сами:;

значениях коэффициентов Ю и V. Основаниек' душ такого предположения является малость применяемого при исследовании переноса уровня иняш-ции. При такой математической имитации "фона" должно, очевидно, соблюдаться выполнение требований равенства расчетные и экспериментаяьннх значений отношения R, для интенсивности спектральной линии, а также равенства рассчитанной концентрате1? 'i^ экспериментально измеренному значению (0,5$) .

Расчеты показали, что "инжекция" такого непрерывного потока углеродных частиц приводит к T O W, Ч Т О на 8.,.9 мс от начала "инжвкцик:'' пространственные профили концентрацЕй пс (г) устанавливаются стационарными и далее естественно не изменяются. Пример таких раслред^енй?

показан на рис. 8. Полученные таким образок распределения фоновых концентраций п* к п.с (iotat) позволили произвести расчет уровня, мощности, излучаемой плазмой в углеродном какало, Величина потока углерода, имитирующего фоновый уровень4 концентрации углерода в плазме н F = 2 ' 1 01 ^ "У-3% оказалась равной 14

- 3 % оказалась равной F = 210Q Q

–  –  –

Црн длителькооти ямпульоа плаавн Г и ^ 60 но такое вкаченне потока дает odaee холхчеотво атомов углерода, вводящих о I ом2 поверхности Nc :ф •

2.3. Рвднациошме потерн по углеродному каналу Эвачения 2 ) к V, получвннне в результате математического моделирования перенооа углерода, позволяет исчислить время удержания ; ионов углерода в плазме [ 1 8 ]. При ухаватшх в разд. 2.1 значениях ) и V, время *tj = 1,5 мо, что оовмеотно о полученншос расчетным путем пространственней профилями п ( г ) дозволяет произвести ооевку полнах радиационнвх потерь из плазмн до углеродному каналу [19]. Учет распределени! П е ( г ), T e 0 0, nj{z) приводит к пространственной завястмссти удельной излучаемой МОЩНОСТИ, показанной на р и с 9 два кваэяотационарщой стадии разряда в "У-3". На этом же рисунке показана анадогячкаяг зависимость для удольной «чдаосги, излучаемой в двух наиболее сильных резонансна* лютях зона С : ^ = Е ( / S * - iSZp ) и Яг= 3,49'? т ( /S2- М <

–  –  –

Из рис. 9 следует, что наиболее сильно излучают элементарные объемы, находящиеся з центральных областях длазш. Кривые радиационных потерь для углерода, приведенные в [19], показывают существенный подъем излучаемой мошоота для сравнительно низких Т е, (Т е - 10 эЗ), т.е. для температур, характерных для периферийных ойяастей плазмы .

3 - 1 Однако довольно выоокое значение скороом пинчевания V =4,5*10 см с" приводит к поджатию профилей п* (?) к центру плазмы, например, полная концентрация углерода в центре примерно в 30 раз превышает концентрацию на периферии. Это обстоятельство совместно с пикированным профилем пе(г) обусловливав! го, что превалирует излучение из центральных элементарных объемов. Интегрирование излучаемой мощности по всему объему плазма даэг следующие значения мощности, уносимой из плазмы "У-3" по углеродному каналу: Р_ ^ 200 Вт, из них мощность, уносимая а двух резонансных линиях, Р с 40 Вт. Повышение уровня мягкого рентгеновского излучения ( s x ) над фоновым уровнем, обусловленное лазерной ияжекщей углерода, позволяет оценить вклад "фоновЯго" углерода в радиационные потери в диапазоне 10,0...0,1 нм .

Возрастание сигнала syR (рис. 6,а) обусловлено как повышением электронной концентрации, так и увеличением количества излучающих ионов углерода (в основном - С* 4 ), цроняхавщх в центральное области плаз-!

мв. В авязж о этим можно недолить долю реджацжонвих потерь, ооуоловлеявнх "фоноавм" углеродом, при оцмве его концвнтрацп, как описано ажм (разд. 2. 2 ). Оценки, цряведеннве s o дажнвм, волучевввм из осциллограмм уровня SXR., дают вклад фонового углерода 1 = 2-I0", т. е .

Р о - 0, 0 2 Р т, где Р т - обяая мощность, излучаема» плазмой в указанном а джапмоае. Вмеоте оо значением Р о Р ь = 40 Вт, которое бнло приведено авве для излучения в двух резонаноних лжнжях СУ, лежащих в расеиатрвввекок джадазоне, это дает полную моцнооть Р г, излучаемую плазмой в диапазоне 10,0...ОД нм, Р т - 2 кВт. Отметжм, что объяонить излучаемую мощвооть 1,96 кВт црлоутотвжем только фонового кислорода нельм, так как эго концентрация в плазме оказаваетоя при этом аномально ввоокой .

2.4. Экранирующие свойства джверторного слоя Дха оценки экранирующих овойотв плазма, находящейся в дивергорчом и эргодическом слоях, проводилаоь последовательная лазерная инжекцжя возрастающих потоков углерода на внешнюю границу тшзмн. Увеличение потока принеси производилось путем увеличения плотности мощноотн лазерного излучения на мишени жди при помощи увеличения уровня нокачки усилительного каскада лазера или уменьшением плотности нейтральных светофильтров. Необходимые измерения параметров шгазш производжлноь в момент максимума интенсивности линии С7 227,1 ям. Введена в рассмотрение нормированная величина интенсивности З с *, учитывающая возрастание электронной концентрации п.е з изменение функции возбужденжя а э а перехода (IS2p ?2 ~ I j S 2 s -si^» обусловленное уменьшенжем Т в при инжекцаи. Нормирование производилось согласно выражению "1 'Cv (Т~Л <

–  –  –

' f * t* Рис.11. Изменен» теыперагуры Д Т. цри лазерной е углеродшос потоков в шазду электронной плотности л Я е и температуры Д Т е Б результате д углерода приведены на рис. 10 и рис. II. Дднные этих зависимостей использовались затем для построения зависимости 3*' /У - - J (а -) приведенной на рис. 12. В качестве З а взята интенсивность " л ш ш 426,7 нм, измеренная в произвольных, но равных единицах (о.е.). Из рис. 12 видно, что экспериментальная зависимость по характеру близка к ожидаемой (см. рис. 2). Цри уровнях инжекции, соответствующих Х-„- II...14 о.е., наблюдается сильное возмущение параметров основной плазмы эффектом инжекции. Средняя концентрация электронов д п ^, измеряемая I мм - интерферометром, возрастает в 1,9-2,1 раза, наблюдается также сильное уменьшение температуры (Tg)^^, измеряемой 034радиометроы. Следует отметить, что конфигурация магнитных полей на "У-3" такова, что область, занимаемая диверторнш и эрх-одическим слоями, имеет значительный размер Л = 5 см. Расчет показывает, что энергосодержание этой области составляет заметную долю (- 35$) от общего IS

–  –  –

энергооодержанм шазми, ж потому о х ш потоком цржмоож п а ш е диверторного и эргодичвского слоев пржаодкт также к значительному возмущению параметров основной пяавмв в облаоти удержания. Перестройка профилей а е ( г ) и Т е ( г ) в результате жнжекции цримеож может привести к измененио коэффициентов переноса и тем самим - к перераспределению потоков ионов примеси, достигающих центральных областей плазмы. Экспериментальный материал не позволяет подробно проследить изменение отношения ^ / ^ с р, во воем диапазоне изменения УсГ, .

Кроме того, для пяти экспериментальных точек, соответствующих уровне в иржуетди районе 12...14 о.е.(рис. 12|набдпдалооь иуществекное уменьшение ( Т б ) г п а л 2, что приводило к смещению функции возбуждения Ц5л(те) в область сильной завиоимоохи от Т., л малые оистематические ошибки в^ определении Т е могли привести к большому разбросу в значениях В предположении, что определяющим механизмом возрастания отношения J^ /С/ея является уменьшение экранирующей способностл плазмы в длверторном ж эргодаческом сдоях, била сделана оценка коэффициента экранирования, который оказался равным 0,7 для уровня гнжекцш ХОо.е .

инаектируемого углерода .

Косвенным доказательством уменьшения экранирующей способности диверторноЁ длазш при уровнях инжекцви 10 о.е.

может служить 1У поведана» кря»ой /she- (С с.) р н с 10, где проявляете* *ение:

ZZZ ; gJHWMDW ЙНОТПОМ? НарвОЯШЖЮ КОНЦвНГОаДИЛ SUMSETDOHOS .

Т 3 даятарживнта но икквщюг углерода змгкогржроваивоь -гикка га~ венеда» вктекадмаоега окэчекмя линяй кжвдэрада. На ржа. 6 щятъя&т ооцгиигга'рюаяа линкя (Ж Л = 326,5 вы щяс «идам к даоакш урокялсс якшвджя углерода, из котврнх ВВДЕО, 4VO вря мшпм уревне гоявкщк ?о ноЕвнооги линия О ыожяо Ш ковщвкгрюив. При погашвнкк потоке) ход татвноивиоозпз: лкшск (Ж', оувк*«геенне жнгп; (ш,.и ;.;. 6 6 и зкз^е«й,-5ьога?эг о асоеухглввгш; fi aBEWiy ;" врекг имрвкци k кясигорада. Одни» хз доивлЕвтшзш: ЖСКСЧЕЕКОВ ютонород, вкэдряввойоя в коае.рхнеовику С4?ой лрожрюг ЗТОРО првдаолвтагагя бко проведено кооявдоваше алвтн*яе.?о ооотава ойювл иара, обравующерооя: в МОКЭЕУ присода ла»

зашогг» хт?льс, вблдаи МШЬЭЕЕ, на раостоянвкг 2 см оя лаверно^о TT^Lж, - раьул.ыата ироведевлых лоследованкЁ село вшескеко, п?о во :-:с;эг.: .

.диапазоне вопольБовавшихоа мощноагей в обцазуювд.^ая щт ЭРОЙ пара тцжоуготвуют гохько лшниж v^I к (Ж. Для шяокднхя цргав;

раотаяЕЯ интенсивности кислородной лзишн dxsa построена завконмеегь (рио. 13) ео oiO где 1 ' - накешшадьнсе эвачезве геатеноинноете дяниж (И! 326,5 J иоз словленное яшюкцией углероднох'о довода; Z\°p - фоновая Hoci'b линии 326,5 нк; д а ^ т пап -. огаоокгальнов увелиенже элеквроиной концентрация в момент 'Ъ^хожд.впвя глакезпогма интенсивность лвнкн .

оледг/ет кг рясушеа,.црл малю: урояши: ннжввдке возраохашю ?л»

^енсявноохЕ дЕнгг соответствует хговшетю концентрацгк /г е в результате ионизации инжектированного углерода. Однако дри уровнях инкакцкз, соответствующее уменьшению экрашрущей опособнооти двверторной плазин (рис. 12) происходит аномальное возрастание интеноивнеотн линии О и изменение ее временного хода. Учитывая сказанное ваше, таШ кое доведение линии О можно объяснить снижением экранирующих свойств Ш периферийной плазма вследствие ее охлаждения. При этом атома кислорода, циркулирующие в потоках в окружающем плазму пространстве, начинают более эффективно проникать в центральную часть разряда, обусловливая описанное ваше поведение спектральной линии .

Ржо.13. Поведашяе янтвнаивнооги д ш О Я - 326,5 ни щя Ш лазерной инжекцп углерода в ВЫВОДЫ

Цроведешне на тороатроне "7-3" экоперяменш по лазерной ннжекПНЕ потоков углерода, в плазму доказали, что:

1. Мшашгмация различий между экошрююнтально полученный контуром динин O'cv * = 227,1 нк, г контуром, получекнны в результате математхчеокого моделкрованя» переноса углерода, достигнута при значениях ) = 18*10° ом2*о"*1, v = 4,5*10^ ом*о. Васчег по неоклассической те урин для параметров пшама, соответсгвуюащх f - 0,5 дает значения SD = 8,3*ID cat 'о", V = S,5*I0 аге. Сильное отличие 8вачеиv v т в вт экон. неокл» Р ^ очевидно, учета при неаклаосичееких ^ расчетах таких факторов, как источники тесла, вращение нлазыы .

2. Лазерная гнхакция и математическое моделирование фоновых потоков углерода в плазме позволили получить пространственные профили yrjxpomas. ЕСНГ-Е различной иратнооти ионизации в плазме "7-3" ш одел&гл, оценку абсолютного значения концентрации Е радиационша потерь кз плазмы по углеродному каналу .

3. Минимальная измеренная концентрация углеродных ионов п ^ - пс в центральной оолаоги плазмы находится на уровне 0,5% от fie,

4. Полные радиационные потери по углеродному каналу из шсазш «у-3п находятся на уровне 200 Вт, из них около 40 Вт излучается в двух наиболее оильннх резонаноных линиях лона Cf Xt - 4,027 им и Я;, = 3,497 нм. Показано, что в диапазоне 0,1...10,О ям фоновый у г лерод обусловливает примерно 2% от общих радиационннх потерь в этом диапазоне, ж поскольку 40 Вт потерь в резонанонвг линиях лежит i указанном диапазоне, ато дает оценку полной величина потер» в 2 кВт в этом дааоавоне .

5, С учетом оообенноотеЯ нооледуемой плазма, изложешшх в реэд. 2. 4, коэффициент экранирования диверторшш а эргодкчеокнм олояш плазма по отношение в инжектированному потоку атомов углерода находитоя на уровне 0, 7, что близко к значению ( 0, 7 5 ), подучаемому на оонове расчета длина овободного пробега атомов для ионизации о учетом профилей пе(г) и Т е ( г ) в указании: слоях плазма .

В заключение a s i o j » считают овоим долгом виразита, признательность оотрудшосам (Ш ХФГИ тт. Коновалову В.Г. и Шаповалу А.Н. за содейохаже в получении экой^ржмеытальны! результатов я шс обсуждение .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Т Й - GHoup /'/Hucl.Pus. Vol.22. Н9. 1982. P.1173-1189 .

И

2. TSR - Group //Hucl.Fus. 1983. Vol.28. N5. P.559-569 .

3. Suckewer 3., Caradlo A., Cohen S., Daugtmey С et a l. //Nucl.Tus .

1984. Vol.24. VI. P.815-826 .

4. Hioe 1.Й., Terry J.L., Mermar B.S. et.al.//№id.Pue. 1384. Vol.24,

59. P.1205-1210 .

5. Kaneko H., Kondo K., Motojima 0. et al- PPLK-B-9, 1986 .

6. Gastracane J., Demers J., iConen I». Pospieeaoayl A.// JJuol.Fus .

1987. Vol.27. N11. P.1921-1S25 .

7. Bakaev V.V., Bondarenico S.P», Bronnikov V.V. et a l. IAEA Conf., London. 1984. Vol.2. P.397-407 .

8. Grigr8eva L.I., Konovalov V.G,, Hazarov B*Z. et a l. Proc. 8* I n t. Conf. Plasma-Surf. I n t e r. Pus. Devices, T i i l i d i - 1988, paper A-30 .

9. Bakaev V.V., Berezany V.L., Vaaii'ev M.P. et a l. Proc. 12th Bur .

Conf. Plasma Phys.Contr.l'us,, Bydapest, 1985 .

10. Бажов Я.Ф., Дятлов В.Г., Зеленин Г.В. и др. Получение потоков атомов при испарении материалов лазерным излучением: Препринт ХЕШ 36-12. М.:Ц!М1атоминформ, 1986 .

11. Bereahny V.L., Besedin ЗГ.Т., Vaail'ev M.P. et al. IAEA Conf., Kyoto. 1986. Vol.2 P.497-509 .

12. Azon K.B., Burt J., Brents S.K. et al. Report CLM-R235, 1983 .

13^ Shtan» A.P., Skitoenko A.I., Solodovchenko S.I. et al. Proc. V)tix ICPIG, Belgrade, 1989 .

14. dasa-joB л.'Л., Дпюаин В.В., Рашок Т.И. в щ« - ;»чкст?с&.:oi»px~ доотеа ;; ?ановки "Урагая-3" алаамо^/ Фяз.ялазш, 1307...'.:.;.;

йвт. 12. C.I5II-I5I5 .

15. Гегечкс^и Н.М,, Зйдкса А.Г., Пименов А.Б. Лг.сичеокие зс-ляцоваяия лепснх арамеоей и зроцеосы яервнооч з ::яри$'«. р»у*к.Ч оЛт?.. ;ти ояазш Г-10.. Дрецринт МЭ-3467/7. М.. :98Г .

16. Константинов J.B,, Дерель 3,W. Of н^р7'астчи.'«к( м ^ст^едй^лхчи r JHcTpjac новтральных атомов, ЕИКОД,ТЩ«ГС -З Л » 12. 0.:485-1488 .

17. 3*г*аЬ.пу v, ^., 3ondar»nko J. i },, C-V-' .

.".К. ?t t r a s s о И,, Иалпат S-:' .

–  –  –

•;'/• ]'•_"' '.,, *




Похожие работы:

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Школа инженерного предпринимательства Направление 38.03.02 Менеджмент БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА Тема работы Анализ и совершенствов...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Инженерная школа природных ресурсов Направление подготовки...»

«Счётчики воды электромагнитные Питерфлоу СВ Руководство по эксплуатации ТРОН.407112.011 РЭ1 Редакция 1.03 ООО "ТЕРМОТРОНИК" 193318, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ворошилова, д.2 Телефон, факс: +7 (812) 326-10-50 Сайт "ТЕРМОТРОНИК": www.termotronic.ru Служба технической поддержки: support@termotronic.ru тел. 8-800...»

«Целигорова Елена Николаевна РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ДЛЯ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА НЕЛИНЕЙНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ИНТЕРВАЛЬНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ Спевдальность 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (вычислительная техника и информатика) Автореферат диссертации на соискание ученой...»

«Информация о конференции.Ёёё Второе информационное письмо Министерство образования и науки Российской Федерации Академия наук Республики Татарстан Казанский (Приволжский) федеральный университет приглашают принять участие в работе VIII-й Международной научноп...»

«RU Инструкция по монтажу и эксплуатации Байпасный индикатор уровня ВМ 26 А Для измерения уровня и раздела фаз жидкостей Ротаметры Вихревые расходомеры Контроллеры расхода Электромагнитные расходомеры Ультразвуковые расходомеры Массовые расходомеры Уровнемеры Техника связи Технические системы и решения Пер...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Ин...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.