Development of light atomic injector for beam emission spectroscopy (BES) diagnostic of Uragan-2M torsatron

The improvement of the light atomic injector for beam emission spectroscopy (BES) diagnostic for Uragan-2M was held. The investigation was carried out with the energy of the sodium ion beam was 20…25 keV, the ion current up to 2 mA, and the beam diameter of 15…20 mm with 2 types of neutralizers. Neutralization of the beam was carried out on sodium vapor at an evaporator temperature of up to 300 °C. The neutralization efficiency is now near 60…80 % for Na ion current 1.5…2 mA and 20…25 keV beam energy.Проведено випробування інжектора легких атомів для пучково-емісійної спектроскопії (ПЕС) для діагностики торсатронa Ураган-2М. Дослідження проводилися з енергією пучка іонів натрію 20…25 кэВ іонним струмом до 2 мА та діаметром пучка 15…20 мм з двома типами нейтралізаторів. Нейтралізація пучка проводилася на парах натрію за температурою випарника до 300 °С. Ефективність нейтралізації на даний час становить 60…80 % для іонного струму натрію 1,5…2 мА та енергії пучка 20…25 кеВ.Проведены испытания инжектора легких атомов для пучково-эмиссионной спектроскопии (ПЭС) для диагностики торсатрона Ураган-2М. Исследования проводились при энергии пучка ионов натрия 20…25 кэВ ионным током до 2 мА и диаметром пучка 15…20 мм с двумя типами нейтрализаторов. Нейтрализация пучка проводилась на парах натрия при температуре испарителя до 300 °С. Эффективность нейтрализации в настоящее время составляет 60…80 % для ионного тока натрия 1,5…2 мА и энергии пучка 20…25 кэВ

Plasma profiles, self-organization and alfven eigenmodes studies using the HIBP diagnostic in the TJ-II stellarator

This paper reports recent experiments in the TJ-II stellarator using a dual Heavy Ion Beam probe diagnostic. The studies were focused on characterizing plasma potential profiles, investigating self-organization mechanisms and Alfven Eigenmodes (AEs). Results showed plasma equipotential measurements consistent with vacuum magnetic surfaces and the presence of zonal flows in the plasma core region. The investigation of Alfven Eigen modes showed their radial localization and poloidal asymmetries in potential and density fluctuations driven by AEs.Повідомляється про нещодавні експерименти на стелараторі TJ-II з використанням подвійної діагностики на пучках важких іонів. Дослідження були зосереджені на характеристиках профілів потенціалу плазми. Досліджено механізми самоорганізації та власних мод Альфвена (AE). Результати показали, що вимірювання еквіпотенціалу плазми відповідають вакуумним магнітним поверхням і наявності зональних потоків в області плазмового ядра. Дослідження власних мод Альфвена показало їх радіальну локалізацію та полоїдальну асиметрію у коливаннях потенціалу та густини, викликаних AE

High-intensity cesium ion beams for HIBP diagnostics

The goal of the research is to expand the capabilities of the heavy ion beam probing (HIBP) diagnostic. HIBP is a unique diagnostic, capable to measure plasma potential, density and their fluctuations, as well as the poloidal magnetic field fluctuations in the core and edge plasmas. The sensitivity of the diagnostic is determined by the level of the output signal related to the instrumental noise. The level of the probing beam current should be as high as possible, especially for measurements at the periphery with low output signal due to low plasma density, and in the core, where the beam is attenuated due to the high plasma density. Optimization experiments have shown the possibility of ion beam forming in the current range from 40 to 800 μA.Мета дослідження – розширити можливості діагностики за допомогою зондування плазми пучком важких іонів (ЗППВІ). ЗППВІ – це унікальна діагностика, здатна вимірювати потенціал, густину плазми і їх флуктуації, а також флуктуації полоідального магнітного поля в центрі та периферії плазми. Чутливість діагностики визначається рівнем вихідного сигналу, щодо інструментального шуму. Рівень струму зондувального пучка повинен бути якомога більш високим, особливо для вимірювань на периферії з низьким вихідним сигналом через низьку густину плазми, а також у центрі, де пучок послаблюється через високу густину плазми. Експерименти з оптимізації показали можливість формування іонного пучка в діапазоні струму 40…800 мкА.Цель исследования – расширить возможности диагностики с помощью зондирования плазмы пучком тяжелых ионов (ЗППТИ). ЗППТИ – это уникальная диагностика, способная измерять потенциал, плотность плазмы и их флуктуации, а также флуктуации полоидального магнитного поля в центре и периферии плазмы. Чувствительность диагностики определяется уровнем выходного сигнала относительно инструментального шума. Уровень тока зондирующего пучка должен быть как можно более высоким, особенно для измерений на периферии с низким выходным сигналом из-за низкой плотности плазмы, а также в центре, где пучок ослабляется из-за высокой плотности плазмы. Эксперименты по оптимизации показали возможность формирования ионного пучка в диапазоне тока 40…800 мкА

A dual heavy ion beam probe diagnostic on the TJ-II stellarator

The aim of the report is to show the development of HIBP diagnostics on the TJ-II stellarator and, as a result, the expansion of the range of plasma parameters measurements. The first Heavy Ion Beam Probe (HIBP-1) diagnostic is being used on TJ-II stellarator since 2000. It has been shown significant progress in the measurements of plasma profiles and oscillations. The second HIBP-2 system was installed on TJ-II in 2012. Dual HIBP system, consisting of two identical HIBP-1 and HIBP-2 located ¼ torus apart, provides the measurement of the long-range correlations of plasma parameters in the full plasma column. Low noise high gain (10⁷ V/A) preamplifiers with 1 Hz bandwidth sampling is used. They allow to study broadband turbulence and quasi-coherent modes like geodesic acoustic modes, Alfven eigenmodes, suprathermal electron induced modes, etc. New capabilities of the dual HIBP diagnostic in plasma potential and density investigations were demonstrated on TJ-II stellarator in the measurements of the correlation between fluctuations in different poloidal and toroidal locations: on the same field line, on the same magnetic surface or on different magnetic surfaces at different points, separated toroidally and/or poloidally.На стелараторі TJ-II створена подвійна система зондування плазми пучком важких іонів (ЗППВІ). Система складається з двох ідентичних комплексів, розташованих на відстані ¼ тора. Перший діагностичний комплекс почав діяти в 2000 році. Другий комплекс був встановлений в 2012 році. Використання підсилювачів детекторних сигналів з низьким рівнем шуму (10⁷ В/A) з пропускною здатністю 1 МГц дозволяє вивчати широкосмугову турбулентність та квазікогерентні режими, такі як геодезичні акустичні моди; альфвенівські моди; супертермальні моди, які збурюються швидкими електронами, тощо. Нові можливості подвійної системи були продемонстровані при вимірюваннях далеких кореляцій між флуктуаціями в різних полоїдальних та тороїдальних місцях: на одній лінії магнітного поля, на одній або на різних магнітних поверхнях у різних точках, розташованих тороїдально та/або полоїдально.На стеллараторе TJ-II создана двойная система зондирования плазмы пучком тяжелых ионов (ЗППТИ). Система состоит из двух идентичных комплексов, расположенных на расстоянии ¼ тора. Первый диагностический комплекс начал действовать в 2000 году. Второй комплекс был установлен в 2012 году. Использование усилителей детекторных сигналов с низким уровнем шума (10⁷ В/A) и полосой пропускания 1 МГц позволяет изучать широкополосную урбулентность и квазикогерентные моды, такие как геодезические акустические моды; альфвеновские собственные моды; моды, индуцированные надтепловыми электронами и т.д. Новые возможности двойной системы были продемонстрированы при измерениях дальних корреляций между флуктуациями, измеренными в различных полоидальних и тороидальных положениях: на одной или на разных магнитных поверхностях, в различных точках, смещенных тороидально и/или полоидально