Features of the upgraded magnetic diagnostics application in the U-2M torsatron

Modernized magnetic sensor systems have been developed and tested to carry out the magnetic measurements on the U-2M torsatron. The effect of the metallic environment, high-frequency noise and the instability of the external magnetic field in the U-2M torsatron on the readings of magnetic sensors recorded during plasma experiments were studied.Для магнітних вимірів на установці торсатрон Ураган У-2М розроблені модернізовані системи магнітних датчиків і реєструючого устаткування. Вивчено впливи металевого оточення, радіочастотних перешкод і нестабільності зовнішнього магнітного поля в торсатроні Ураган У-2М на показання магнітних датчиків під час плазмових експериментів.Для магнитных измерений на установке торсатрон Ураган У-2М разработаны модернизированные системы магнитных датчиков и регистрирующей аппаратуры. Изучены влияния металлического окружения, радиочастотных помех и нестабильности внешнего магнитного поля в торсатроне Ураган У-2М на показания магнитных датчиков во время плазменных экспериментов

MHD plasma activity in the U-3M torsatron during the RF cleaning mode with the magnetic field Bφ(0) = 0.02 T

In the considered mode of cleaning, plasma was created and heated by antennas at frequencies fRF₁ ≈ 7.9 and fRF₂ ≈ 8.8 MHz, the magnitude of the constant magnetic field was Bφ(0) ≈ 0.02 T, so that the ion cyclotron frequency was much lower than the heating frequency. The average plasma density was n- ~ 1×10¹⁸ m⁻³, electron temperature was ~10 eV, working gas pressure was 10⁻⁴ Torr. Using a set of 15 magnetic sensors installed in one of the poloidal sections of the torus, fluctuations of the poloidal magnetic field were recorded. It was found that in the investigated frequency range 0...100 kHz, the spectrum of fluctuations of the poloidal magnetic field has two characteristic frequencies 6 and 49 kHz. The dynamics of the intensity of the magnetic plasma fluctuations for the investigated frequencies was also studied.У розглянутому режимі чищення плазма створювалася і нагрівалася антенами на частотах fRF₁ ≈ 7,9 та fRF₂ ≈ 8,8 МГц, величина постійного магнітного поля Bφ(0) ≈ 0,02 Тл, так що іонна циклотронна частота була набагато меншою частоти нагріву. Середня густина плазми була n- ~1x10¹⁸ м⁻³, електронна температура ~ 10 еВ, тиск робочого газу 10⁻⁴ Tорр. За допомогою набору з 15 магнітних датчиків, встановлених в одному з полоїдальних перетинів тора, реєструвалися флуктуації полоїдального магнітного поля. Було виявлено, що в досліджуваному діапазоні частот 0…100 кГц спектр флуктуацій полоїдально го магнітного поля має дві характерні частоти – 6 та 49 кГц. Також вивчена динаміка інтенсивності магнітних флуктуацій плазми для досліджуваних частот.В рассматриваемом режиме чистки плазма создавалась и нагревалась антеннами на частотах fRF₁ ≈ 7,9 и fRF₂ ≈ 8,8 МГц, величина постоянного магнитного поля Bφ(0)≈0,02 Тл, так что ионная циклотронная частота была много меньшей частоты нагрева. Средняя плотность плазмы была n- ~1x10¹⁸ м⁻³, электронная температура ~ 10 эВ, давление рабочего газа 10⁻⁴ Tорр. С помощью набора из 15 магнитных датчиков, установленных в одном из полоидальных сечений тора, регистрировались флуктуации полоидального магнитного поля. Было обнаружено, что в исследуемом диапазоне частот 0…100 кГц спектр флуктуаций полоидального магнитного поля имеет две характерные частоты – 6 и 49 кГц. Также была прослежена динамика интенсивности магнитных флуктуаций плазмы для исследуемых частот

Structure of intensive MHD fluctuations in torsatron in the mode of low frequency collisions

The structure of MHD-fluctuations in the frequency range 0.5…52 kHz of RF produced plasma was studied in the Uragan-3M torsatron by the use of magnetic probes placed in one of the poloidal cross-sections. Three types of fluctuations with specific spatial (3D) structures were observed. The first type: when the structure amplitude is changing slowly and the structure rotates as a whole with some frequency. The second type: the structure does not rotate but its amplitude is time varying. The third type is a combination of the first two types: the structure rotates and at the same time its amplitude fluctuates. The correlation was found between the level of fluctuations and the time dependence of plasma energy content before and after transition to regime of better confinement of plasma.С помощью набора магнитных датчиков, размещённых в одном из полоидальных сечений, на установке Ураган-3М исследовалась структура МГД-колебаний плазмы в диапазоне частот 0,5…52 кГц. Наблюдались 3 типа колебаний, имеющих определённую пространственную структуру. Первый тип колебаний, когда амплитуда почти не изменяется со временем, а их структура вращается с определённой частотой. Второй тип – пространственная структура не вращается, но её амплитуда изменяется в определённом диапазоне частот. Третий тип представляет собою объединение первых двух типов – структура вращается, и при этом наблюдаются колебания амплитуды. Была обнаружена связь уровня флуктуаций и временного поведения энергосодержания плазмы перед переходом в режим улучшенного удержания и после него.За допомогою набору магнітних датчиків, розміщених в одному з полоідальних перетинів, на установці Ураган-3М досліджувалася структура МГД-коливань плазми в діапазоні частот 0,5…52 кГц. Спостерігалися 3 типи коливань, що мають певну просторову структуру. Перший тип коливань, коли амплітуда майже не змінюється з часом, а їх структура обертається з певною частотою. Другий тип - просторова структура не обертається, але її амплітуда змінюється в певному діапазоні частот. Третій тип являє собою поєднання перших двох типів структура обертається, і при цьому спостерігаються коливання амплітуди. Був виявлений зв'язок рівня флуктуацій та тимчасової поведінки енергозмісту плазми перед переходом у режим покращеного утримання і після нього

Behavior dynamics of low-frequency MHD-fluctuations and main plasma parameters in U-3M torsatron in RF-heating mode

A significant decrease in the intensity of low-frequency MHD-activity is accompanied by sharp increase of plasma energy content in U-3M torsatron. Plasma is generated and heated by RF-fields with frequency of w = 0.8w(ci) and is in a mode of low frequency of collisions. A set of 15 magnetic sensors was installed in one of the poloidal cross-sections of torus. The poloidal component of magnetic field was registered. At some point of time there is a sharp decrease of MHD-activity of plasma with a simultaneous increase of plasma energy content.Существенное уменьшение интенсивности низкочастотной МГД-активности сопровождается резким повышением энергосодержания плазмы в торсатроне У-3М. Плазма создаётся и нагревается ВЧ-полями с частотой w = 0.8w(ci) и находится в режиме редких частот соударений. В одном из полоидальных сечений тора был установлен набор из 15 магнитных датчиков. Регистрировалась полоидальная компонента магнитного поля. В некоторый момент времени наблюдается резкое уменьшение МГД-активности плазмы при одновременном росте энергосодержания плазмы.Суттєве зменшення інтенсивності низькочастотної МГД-активності супроводжується різким підвищенням енергозмісту плазми в торсатроні У-3М. Плазма створюється і нагрівається ВЧ-полями з частотою w = 0.8w(ci) і знаходиться в режимі рідкісних частот зіткнень. В одному з полоідальних перетинів тора був встановлений набір з 15 магнітних датчиків. Реєструвалася полоідальна компонента магнітного поля. В деякий момент часу спостерігається різке зменшення МГД-активності плазми при одночасному зростанні енергозмісту плазми

Measuring - controlling complex for investigating the magnetic surfaces of the URAGAN-2M torsatron

Created hardware - software complex, intended for scan controlling with luminescent rod of magnetic surfaces in the poloidal cross-section of the torus (in the toroidal vacuum chamber), and investigating the structure of these surfaces in the URAGAN-2M torsatron are described.Розглядається створений апаратно-програмний комплекс, який був застосований для керування скануванням люмінесцентним стрижнем магнітних поверхонь в полоідальному перетині тора (в тороїдальній вакуумній камері) і дослідження структури цих поверхонь в торсатроні “Ураган-2М”.Описывается созданный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для управления сканированием люминесцентным стержнем магнитных поверхностей в полоидальном сечении тора\ud (в тороидальной вакуумной камере) и исследования структуры этих поверхностей в торсатроне “Ураган-2М”

First results of the renewed Uragan-2M torsatron

The results of experimental investigation on the vacuum magnetic surfaces in the l=2 torsatron with an additional toroidal field Uragan-2M at wide varying operation parameters are presented. Also the first results on the wall conditioning in the Uragan-2M with the ECR and RF discharges in atmosphere of hydrogen in steady-state mode at low magnetic field, plasma production and heating with RF power are described.Представлено результати експериментального дослідження вакуумних магнітних поверхонь в l=2 торсатроні з додатковим магнітним полем Ураган-2М для широкої зміни операційних параметрів. Також описані перші результати підготовки першої стінки в Урагані-2М за допомогою ЕЦР і ВЧ розрядів в атмосфері водню в стаціонарному режимі при низькому магнітному полі, створення і нагріву плазми ВЧ потужністю.Представлены результаты экспериментального исследования вакуумных магнитных поверхностей в l=2 торсатроне с дополнительным магнитным полем Ураган-2М для широкого изменения операционных параметров. Также описаны первые результаты подготовки первой стенки в Урагане-2М при помощи ЭЦР и ВЧ разрядов в атмосфере водорода в стационарном режиме при низком магнитном поле, создания и нагрева плазмы ВЧ- мощностью