Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Diagnostyka rentgenowska dla oddziaływania plazmy ze ścianą w JET Marcin Rosiński & Agata Czarnecka Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Diagnostyka rentgenowska dla oddziaływania plazmy ze ścianą w JET Marcin Rosiński & Agata Czarnecka Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień"— Zapis prezentacji:

1 Diagnostyka rentgenowska dla oddziaływania plazmy ze ścianą w JET Marcin Rosiński & Agata Czarnecka Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

2 Wprowadzenie WPROWADZENIE RYS HISTORYCZNY DIAGNOSTYKA RENTGENOWSKA na JET Tomografia Spektroskopia ODDZIA Ł OWANIE PLAZMY ze Ś CIAN Ą Materia ł y pierwszej ś ciany Diagnostyka materia ł owa PODSUMOWANIE Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

3 Miejsce budowy – Culham, UK Rok 1979 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

4 Budowa Torusa Rok 1982 Jedna z ośmiu części torusa tokamaka JET Waga ok. 150 ton Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

5 Wnętrze JETa rok 1983 Limiter Okno diagnostyczne Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

6 Schemat tokamaka JET Promień torusa: 3.1 m Wielkość torusa: 3.96×2.4 m Objętość plazmy: 80÷100 m 3 Natężenie pola elektrycznego: do 6 MA Natężenie pola magnetycznego: do 4 Tesli Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

7 Wnętrze JETa 20 lat później Mechaniczne ramię Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

8 Schemat rozmieszczenia diagnostyk na JET Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

9 Zestawienie diagnostyk na JET Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 diagnostyka rentgenowska diagnostyka optyczna

10 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 DIAGNOSTYKA RENTGENOWSKA na JET

11 Diagnostyka rentgenowska na JET KJ3,4-Kompaktowa kamera mierząca miękkie promieniowanie rentgenowskie soft x-ray z centrum torusa, obrazuje kształt i ruch plazmy KJ5-Kamera rentgenowska kompatybilna z D-T. Dostarcza informacji o gorącym rdzeniu plazmy KS6- Spektroskopia promieniowania X KX1,2- Mierzy temperaturę jonów i koncentracje Ni wewnątrz rdzenia plazmy używając X-ray crystal spectrometers KH2-Mierzy spektrum promieniowania X w zakresie od 2 do 30 keV i dostarcza informacji o T e i o zanieczyszczeniach Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

12 Tomografia w zakresie miękkiego promieniowanie X (SXR) na JET start diagnostyki w roku mini diod rentgenowskich rozmieszczonych wzdłuż jednego przekroju torusa plazmowego 10 kamer po 18 kanałów pogrupowano w pary dla pełnego zobrazowania przekroju plazmy 11 pionowa kamera posiada 35 kanałów i swoją parę w innej płaszczyźnie dla lepszego zobrazowania asymetrii toroidalnej Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

13 Zastosowanie filtrów berylowych w tomografii na JET typowy sygnał ze wszystkich kamer używa się filtry berylowe o grubości 250 m i progu 2 keV próg czułości detektora zaczyna się od 8 kev Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

14 Obraz tomograficzny po zastrzyku z Ni – H mode tomograficzna rekonstrukcja sygnału z kamer rentgenowskich w funkcji czasu po zastrzyku z niklu półksiężycowaty kształt spowodowany dużą toroidalną siłą odśrodkową wirującej plazmy - konfiguracja JET w H mode (wyładowanie nr ) Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

15 Przykładowe parametry wyładowania w tokamaku JET – 2 typy porównanie dwóch trybów pracy takamaka JET H mode Optimized mode Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

16 Obraz tomograficzny po zastrzyku z Ni – optimized mode tomograficzna rekonstrukcja sygnału z kamer rentgenowskich w funkcji czasu po zastrzyku z niklu konfiguracja JET w optimized mode (wyładowanie nr ) Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

17 Inne parametry wyładowania na JET – 2 typy konfiguracja JET w H mode (wyładowanie nr ) konfiguracja JET w optimized mode (wyładowanie nr ) Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

18 Schemat układu KS6: X-Ray, VUV and Visible Spectrometers układ pomiarowy niezbędny dla diagnostyki plazmy oddalony od torusa dla zapewnienia lepszych parametrów diagnostycznych specjalny układ pompowy do pracy z trytem zintegrowana diagnostyka dla różnych długości fali ( nm) Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

19 Schemat układu optycznego spektrometru porównanie sygnałów real-time (opóźnienie 1 ms) post pulse (opoźnienie 11ms) dla sygnału VUV Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 zastosowanie specjalnych sferycznych, złotych luster lustra kierunkowe zamontowano na stolikach piezo-elektrycznych lustra pokryte warstwą ochronną z MgF 2 zamontowano układ odprowadzania trytu minimalizujący jego zatrzymanie wewnątrz

20 Przykład sygnału VUV spectrometer zakres spektrum nm detektor typu micro-channel electron multiplier with phosphor złożony ze światłowodem i 2048 elemetową foto-diodą sygnał real-time używany na bieżąco przez system JET do kontroli wyładowania Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

21 Przykład sygnału X-ray spectrometer zakres spektrum nm do pomiaru spektrum używa się kryształów i wielowarstwowych luster sygnał real-time o rozdzielczości czasowej 50 ms Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

22 Przykład sygnału Visible spectrometer oddalony kanał wizyjny o 20m dla lepszej kalibracji krótkich długości fali zmniejszono błędy systematyczne spowodowane lokalną emisją i jonizacją Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

23 ODDZIA Ł YWANIE PLAZMY ze Ś CIAN Ą Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005

24 Materiały wykorzystywane do konstrukcji tokamaków

25 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Plasma Facing Components dla ITER-a

26 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Czynniki wpływające na wybór Plasma-Facing Materials Kryteria dla PFM Wpływ na stan plazmy Minimalizacja zanieczyszczenia plazmy Czas życia komponentów Odporność na erozję Temperatura topnienia Odporność na chemiczny sputering Odporność na fizyczny sputering Bezpieczeństwo Minimalizacja osadzania się trytu i pyłu radioaktywnego

27 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Plasma-Facing Materials dla ITER-a

28 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 The ITER- like Wall Project Strategia dla ITER-a 700 m 2 - Berylu 100 m 2 - Wolframu 50 m 2 - Węgla Założenia dla JET-a usunięcie płytek węglowych z komory JET-a wyczyszczenie ścian komory z co-depozytu węglowego zainstalowanie płytek pokrytych Be w obszarze limitera zainstalowanie płytek W i C w obszarze diwertora Oczekiwana przebudowa JET-a ma nastąpić przed 2011 r.

29 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Beryl

30 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Wolfram

31 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Carbon-Fibre Composities (CFCs)

32 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Diagnostyki optyczne do badania Be i W na JET Spektroskopia w zakresie światła widzialnego dla Be i W Spektroskopia CX dla Be Spektroskopia VUV/XUV dla Be i W

33 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Spektroskopia w zakresie Vis – Be i W KS3: Visible spectroscopy rozdzielczość przestrzenna 30 mm pozwala wyznaczyć intensywność linii spektralnych KT3D: Mirror Link Divertor Spectroscopy rozdzielczość czasowa Δt=100ms rozdzielczość przestrzenna 13 mm pozwala wyznaczyć intensywność linii spektralnych, kształt linii, N e, T e, Div T i KT6D: Periscope visible spectroscopy rozdzielczość czasowa Δt=50ms

34 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Spektroskopia w zakresie Vis – Be i W Be Obserwacja linii Be I i Be II. np.: Be I Å, 4408 Å Be II – 5271 Å, 4361 Å Wszystkie trzy systemy mogą widzieć linie Be oprócz standardowych linii pochodzących od zanieczyszczeń takich jak C, O, N, Ne, Ar itd. W Na ASDEX zidentyfikowano linię 4008 Å jako najbardziej widoczną w widmie W. Linie W I i W II przypadają na krótsze długości fal.

35 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Spektroskopia Vis – CX dla Be KS4 Charge Exchange recombination Spectroscopy rozdzielczość czasowa Δt = ms KS5 Charge Exchange recombination Spectroscopy rozdzielczość radialna Δr ~ 5-7cm rozdzielczość czasowa Δt = 50 ms pozwalją wyznaczyć T i, gęstość zanieczyszczeń (n Be ) Rozdzielczość

36 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Spektroskopia Vis – CX dla Be Obserwowane linie: Be IV Å Be II Å Be IV Å

37 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Spektroskopia VUV/XUV

38 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 KT1 KT1: 3 VUV spectrometers dwa poziome systemy o rozdzielczości czasowej 50 ms pionowy system o rozdzielczości czasowej 25 ms zbieranie widma w zakresie ~ Å pozwala wyznaczyć intensywność linii spektralnych

39 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 KT4 KT4: VUV spectroscopy poziomy system o rozdzielczości czasowej 11 ms zbieranie widma w zakresie Å pozwala wyznaczyć intensywność linii spektralnych

40 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 KT7D KT7D: Divertor VUV Spectroscopy pionowy system o rozdzielczości czasowej 11 ms zbieranie widma w zakresie Å i Å

41 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Spektroskopia VUV/XUV - Be Uzyskanie widma Be w regionie XUV ~ Å Dwie główne linie Be Be III Å Be IV Å Możliwość wyznaczenia lokalnej T e ze stosunku linii

42 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Spektroskopia VUV/XUV - W Widmo W w regionie od VUV do X-ray uzyskane na ASDEX Obserwowana jest duża emisja w obszarze VUV ~ Å Następuje nakładanie się linii pochodzących od zanieczyszczeń (Fe, Ni, Cr, Cu)

43 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Spektroskopia VUV/XUV - W Linie spektralne i quasi- kontinuum obserwowane w regionie XUV ~ Å na ASDEX Możliwość identyfikacji linii w szerokim zakresie temperatur

44 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 JET carbon screening experiments. - wprowadzenie Na JET przeprowadzono eksperyment, który miał na celu ocenę ilościową zanieczyszczeń węglowych pochodzącego z różnych części tokamaka. Główne procesy związane z zanieczyszczeniami w reaktorze uwalnianie zanieczyszczeń z powierzchni materiałów budujących reaktor jonizacja części uwolnionych zanieczyszczeń w SOL dyfuzja zanieczyszczeń do rdzenia plazmy lub w kierunku materiałów powierzchni (np.. diwertor na JET) Zanieczyszczenia te są odpowiedzialne za: skład jonowy paliwa w reaktorze moc syntezy termojądrowej co-depozycję i erozję materiałów budujących reaktor

45 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 JET carbon screening experiments. Wprowadzenie CH 4 w region limitera i diwertora w celu wyjaśnienia przepływu zanieczyszczeń węglowych przez warstwę SOL do rdzenia plazmy Jonizacja CH 4 w SOL. Wykorzystanie diagnostyk CX do ilościowej oceny domieszek węglowych w paliwie jądrowym Wyznaczenie węglowego współczynnika paliwowego Im więcej domieszek węglowych dociera do rdzenia, tym gorsze jest obrazowanie plazmy.

46 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 JET carbon screening experiments. CX obliczenia oparte były na intensywności linii C IV n = 8- 7 VB obliczenia oparte były na intensywności spektralnego kontinuum przy długości fali ± 0.5 nm

47 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Rezultaty L – Mode Mniej zanieczyszczeń przy wprowadzeniu CH4 z diwertora niż z limitera razy mniej zanieczyszczeń z obszaru diwertora niż limitera. Mniej zanieczyszczeń z zewnętrznej nogi diwertora niż z wewnętrznej. Mniej zanieczyszczeń z SOL divertor region niż z private divertor region Mniej zanieczyszczeń dla większej gęstości, dłuższego czasu utrzymywania plazmy, mniejszej mocy, niższej SOL temperatury. H – Mode razy więcej zanieczyszczeń niż dla L-Mode w obszarze limitera, podobnie dla private divertor region i zew. SOL. Powyżej mocy 3 MW zanieczyszczenia pochodzą z diwertora. W przyszłości taki eksperyment zostanie przeprowadzony na JET dla Be i W.

48 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Podsumowanie Historia budowy JET-a. Diagnostyki X-ray stosowane na JET. Dobór Plasma Fasing Materials do budowy ITER-a Diagnostyki optyczne do badania Be i W na JET. w zakresie Vis oraz VUV/XUV Omówienie eksperymentu badającego wpływ zanieczyszczeń na plazmę.

49 Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień 15, 2005 Dziękujemy za uwagę !


Pobierz ppt "Diagnostyka rentgenowska dla oddziaływania plazmy ze ścianą w JET Marcin Rosiński & Agata Czarnecka Agata Czarnecka& Marcin Rosiński IPPLM, Warszawa, Grudzień"

Podobne prezentacje


Reklamy Google