Публикации автора

После проведения процедуры боронизации из оптических измерений было установлено, что в числе прочего изменился состав примесей плазмы. Встала задача определения эффективного заряда плазмы. В режиме омического нагрева из значений электрического сопротивления плазменного шнура вычислены значения эффективного заряда плазмы для различных концентраций электронов. Сделаны выводы о влиянии боронизации на значение эффективного заряда плазмы, а также изменении значений эффективного заряда в зависимости от плотности плазмы.

В работе измерение сопротивления плазменного шнура было использовано для определения эффективного заряда плазмы в двух режимах омического разряда стелларатора Л-2М: до и после проведения процедуры боронизации вакуумной камеры. В режимах без боронизации вакуумной камеры Zeff принимает значения от 4 до 6 и уменьшается с ростом плотности. С введением процедуры боронизации значения эффективного заряда, измеренные по проводимости, лежат в интервале Zeff = (1,5—2) и не проявляют зависимость от плотности. Сравнение значений эффективного заряда, вычисленных по спектру мягкого рентгеновского излучения и по электропроводности, показывает, что в случае, когда фактор превышения меньше 20, оба метода хорошо согласуются. В импульсах, когда фактор превышения больше значения 20, допущение о доминировании одной примеси, а именно, бора, не верно, и вышеизложенный метод требует более сложного анализа.

На стеллараторе Л-2М при повышении удельной мощности нецентрального электронноциклотронного нагрева плазмы до 3 МВт/м3 обнаружен спонтанный транспортный переход с ростом энергии плазмы на ~14 % при четырехкратном скачкообразном понижении энергии коротковолновой турбулентности (k= 30 см–1).

Проведение процедуры боронизации стенок вакуумной камеры привело к тому, что существенно изменился состав плазмы в рабочих импульсах стелларатора Л-2М. Это, в свою очередь, вызвало необходимость вычисления эффективного заряда плазмы. В режиме омического нагрева был измерен эффективный заряд плазмы по проводимости плазменного шнура и из спектра мягкого рентгеновского излучения. Обнаружено сильное влияние боронизации на значение эффективного заряда плазмы. Сравнение значений эффективного заряда плазмы, измеренного двумя способами позволило определить условия, в которых оба метода дают хорошее согласие, и появляется возможность оценивать эффективный заряд плазмы из спектральных измерений.

В статье исследуются свойства бороуглеродных (В/С) покрытий, наносимых различными способами на внутреннюю стенку вакуумной камеры стелларатора Л-2М. Ресурсные испытания показали, что В/С-покрытия, полученные с использованием тлеющего разряда, сохраняет свои защитные свойства при работе в режиме омического нагрева в полтора раза дольше, чем в режиме ЭЦР-нагрева плазмы. Рассматриваются вопросы нанесения, разрушения и долговечности В/С-покрытий, создаваемых в рабочих импульсах установки в режиме омического нагрева плазмы, а также изменения их состава и структуры в процессе работы стелларатора. Особое внимание было уделено роли сепаратрисы в нанесении и разрушении В/С-пленки. Проведены первые эксперименты по нанесению бороуглеродного покрытия в рабочих импульсах стелларатора Л-2М в режиме с ЭЦР-нагревом плазмы.

На стеллараторе Л-2М при увеличении мощности ЭЦР-нагрева плазмы исследована динамика формы спектров мягкого рентгеновского излучения (SXR-спектров), температуры тепловой части SXR-спектров и экспериментально определенного энергетического времени жизни плазмы. Измерены зависимости температур тепловой и надтепловой частей спектров от мощности нагрева и плотности плазмы при увеличении удельной мощности нагрева 3,0 МВт/м3. Установлено, что при увеличении удельной мощности ЭЦР-нагрева до 3,0 МВ/м3 на стеллараторе Л-2М не происходит заметного ухудшения удержания плазмы.

В работе представлены результаты наблюдения за динамикой накопления ионов примесей по радиусу в поперечном сечении плазмы стелларатора Л-2М. Наблюдения проводились по четырем хордам путем измерения интенсивности мягкого рентгеновского излучения плазмы. Затем вычислялся фактор превышения рентгеновского излучения экспериментальной плазмы над тормозным излучением чистой водородной плазмы. Вычисления были произведены для двух моментов времени, а именно, в начале и в конце квазистационарной стадии импульса СВЧ-нагрева плазмы. Был сделан вывод о динамике накопления ионов примесей по радиусу поперечного сечения плазмы стелларатора.

В работе описана методика, позволяющая измерять величину фактора превышения рентгеновского излучения над тормозным излучением чистой водородной плазмы и, таким образом, количественно оценивать наличие примесей в плазме в течение импульса. Методика основана на измерении полупроводниковыми детекторами интенсивности излучения мягкого рентгеновского излучения (МРИ) плазмы. Выполнено сравнение измерений фактора превышения предлагаемой методикой и традиционной методикой, основанной на измерении спектра МРИ. Представлены результаты наблюдений фактора превышения, измеренного с помощью предлагаемой методики в экспериментах по ЭЦР-нагреву плазмы на стеллараторе Л-2М. Измерения проводились в различных режимах работы установки.

Проведены эксперименты по предварительной ионизации плазмы стелларатора Л-2М с использованием двухканальной системы ионного циклотронного резонансно-го нагрева. Мощность каждого канала нагрева составляла 1 кВт. ВЧ-мощность для предварительной ионизации рабочего газа подавалась на антенну за 10 мс до возникновения напряжения на обходе. Проведение предварительной ионизации позволило уменьшить напряжение на обходе перед пробоем рабочего газа на 15–20 %. Задержка между моментом возникновения напряжения на обходе и моментом пробоя рабочего газа уменьшилась вдвое. Вследствие этого наблюдалось подавление генерации убегающих электронов на начальной стадии разряда, возникающей в условиях низкой плотности плазмы и высокого напряжения на обходе. При подаче ВЧ-напряжения на антенну детектором ДРГ3-01 было зарегистрировано уменьшение интенсивности жесткого рентгеновского излучения в 10 раз, что указывает на подавление генерации убегающих электронов. Наилучшее подавление генерации убегающих электронов наблюдалось в условиях, когда ВЧ-импульс предварительной ионизации подавался за 10 мс до возникновения напряжения на обходе и заканчивался через 10 мс после пробоя рабочего газа.

По Доплеровскому уширению линии H измерена энергия атомов водорода, поступающих в плазму со стенки вакуумной камеры в режиме омического нагрева в стеллараторе Л-2М, которая оказалась равной 4,1 эВ. Проведено моделирование проникновения в плазму нейтрального водорода с измеренной энергией, и рассчитаны энергетические спектры потока атомов перезарядки, вылетающих из плазмы. Проведено сравнение полученных результатов с результатами аналогичных расчетов с энергией проникающих в плазму нейтралов 2 эВ, которую принято использовать при моделировании. Показано, что изменение энергии поступающих со стенки нейтралов существенно влияет на проникновение нейтральных частиц в центральные области плазмы. Моделирование показало, что при энергии нейтралов со стенки 4,1 эВ в центральные области плазмы проникает в полтора-два раза больше нейтральных частиц, чем при энергии 2 эВ.