Feasibility of creating an island divertor in the Uragan-2M torsatron

The concept of an island divertor appears the only suitable idea that may be helpful to make up for the absence of a natural helical divertor in the magnetic configuration. In this context, the paper presents and discusses the measured and calculated magnetic surface structures of different configuration modes, where large magnetic islands or their remains at the edge of the plasma volume may be used for experimental implementation of the island divertor.Единственной подходящей концепцией, с помощью которой можно восполнить отсутствие естественного винтового дивертора в магнитной конфигурации, является концепция островного дивертора. В этой связи представлены и обсуждаются измеренные и вычисленные структуры магнитных поверхностей разных режимов конфигурации, в которых большие магнитные острова или их остатки на краю плазменного объема можно использовать для экспериментальной реализации островного дивертора.Єдиною придатною концепцією, за допомогою якої можна заповнити відсутність природного гвинтового дивертора в магнітній конфігурації, є концепція острівного дивертора. У зв’язку с цим наведенo та обговорюються виміряні й обчислені структури магнітних поверхонь різних режимів конфігурації, у яких великі за розміром магнітні острови або їх залишки біля краю плазмового об’єму можна використати для експериментальної реалізації острівного дивертора

Plasma Cleaning of Metallic Mirrors from Carbon-Containing Films - New Possibilities for In Situ Monitoring of the Efficiency of Wall Conditioning in Fusion Devices

The method proposed for measuring the erosion rate of the carbon film, pre-deposited on the mirror-like surface of the test metallic samples, directly during wall conditioning procedures in a fusion device. The practical realization of the method provided at the DSM-2 stand where deuterium plasma produced in conditions of electron resonance at frequency 2.45 GHz used for cleaning the samples. For controlling C-film thickness the time variation of electrical conductivity of the circuit '˜film+plasma+entire scheme' was measured. The final cleaning stage sets according to the saturation section corresponding to the resistance of the entire measuring scheme. To check the state of full purification of samples from a carbon-containing film the reflectance at normal incidence in the wavelength 220-650 nm was measured before C-film deposition, just after C-film deposition, and after finishing the cleaning procedure. In all cases (16 experiments) the approach of total resistance to the 'ntire resistance' of the scheme in use was supported by restoration of the reflectance of stainless steel samples to its initial value. The method can be reversed, i.e. allows one to control in situ the appearance of a contaminating layer growing on the surface of a metal sample, preliminary cleaned before being installed in a vacuum vessel

On the issue of shielding properties of plasma in the outside separatrix region of U-3M

When providing experiments on RF plasma production and heating in U-3M torsatron there was observed sudden decrease (up to two times) of mean confined plasma density during step-rise of an RF antenna voltage. Trying to analyze the reason of this effect we estimated a screening effect of the out-separatix plasma, characteristics of which were recently measured. It was found that at the plasma confinement border the attenuation is: 6 % for H2, 1.4, 7, 6 % for C, Fe and Ti atoms correspondingly. This is much below the result of attenuation (~70 %) estimated in [1] for the flux of laser ablated C atoms.При проведении экспериментов на торсатроне У-3M при ВЧ-способе создания и нагрева плазмы наблюдалось неожиданное уменьшение (примерно двукратное) средней плотности удерживаемой плазмы при ступенчатом нарастании напряжения на ВЧ-антенне. Пытаясь установить причину этого явления, мы оценили экранирующую роль засепаратрисной области плазмы по результатам недавно проведенных измерений. Было установлено, что на границе удерживаемой плазмы ослабление потока составляет: 6 % для Н2, 1.4, 7, 6 % для C, Fe, Ti соответственно. Это значительно ниже степени ослабления (~70 %), полученной в работе [1] для потока атомов С при лазерной абляции графитовой мишени.При проведенні експериментів на торсатроні У-3М при ВЧ-способі створення та нагріву плазми спостерігалося несподіване зменшення (приблизно дворазове) середньої густини утримуваної плазми при ступінчастому наростанні напруги на ВЧ-антені. Намагаючись встановити причину цього явища, ми оцінили екрануючу роль засепаратрисної області плазми за результатами недавно проведених вимірювань. Було встановлено, що на межі утримуваної плазми ослаблення потоку становить: 6 % для Н2, 1,4, 7, 6 % для C, Fe, Ti відповідно. Це значно нижче ступеня ослаблення (~ 70 %), отриманого в роботі [1] для потоку атомів С при лазерній абляції графітової мішені

Experimental modelling of the effects of CXA bombardment on image quality of the first mirrors in ITER

In optical methods of plasma diagnostics in large fusion devices (FD) the use of first mirrors (FM) is supposed. To make the right choice of FM material the modeling studies are needed of the degradation rates of reflectance and image transmission quality (ITQ) under sputtering in FDs. In the present paper the method is suggested and applied for evaluation of ITQ. The use of scheme with photoelectrical registration of the luminous object image allows measuring the dynamics of the change of the contrast and resolving power of mirror depending on the depth of layer eroded due to bombardment with deuterium ions. As an example, the comparative results are presented on degradation of optical properties of two Cu mirror samples with coarse-and small-grain structures.В оптичних методах діагностики на великих термоядерних установках (ТЯУ) передбачається використовувати перші дзеркала (ПДЗ). При виборі матеріалу для ПДЗ необхідні модельні дослідження деградації як коефіцієнту відображення так і якості зображення (ЯПЗ) при розпиленні в умовах ТЯУ. В даній роботі запропонована і застосована методика оцінки ЯПЗ з використанням фотоелектричної реєстрації зображення об'єкту, яка дозволяє вимірити динаміку зміни контрасту і роздільної здатності по мірі збільшення товщини розпиленого шару при бомбардуванні зразків потоками іонів дейтерієвої плазми. Як приклад наводяться результати дослідження деградації оптичних характеристик двох мідних зразків з крупною та дрібнозернистою структурами.В оптических методах диагностики на крупных термоядерных установках (ТЯУ) предполагается использовать первые зеркала (ПЗ). При выборе материала для ПЗ необходимы модельные исследования деградации, как коэффициента отражения, так и качества изображения (КПИ) при распылении в условиях ТЯУ. В данной работе предложена и применена методика оценки КПИ с использованием фотоэлектрической регистрации изображения объекта, позволяющая измерить динамику изменения контраста и разрешающей способности по мере увеличения толщины распылённого слоя при бомбардировке образцов потоками ионов дейтериевой плазмы. В качестве примера приводятся результаты исследования деградации оптических характеристик двух медных образцов с крупной и мелкозернистой структурами

Distribution of 0.2…4.5 keV plasma ions in set of U-2M discharges

Charge exchange (CX) neutral fluxes were measured by neutral particle analyzer (NPA) in plasma discharges sustained by the W7-X-like radio frequency (RF) antenna in the Uragan-2M (U-2M) stellarator. CX fluxes in pure hydrogen discharge (B₀ = 0.36 T, f = 4.926 MHz) in stellarator configuration (effective perpendicular ion temperature T⊥ ≈ 450 eV) is less energetic in comparison with U-2M hybrid configuration (T⊥ ≈ 800 eV). RF discharge in stellarator configuration with helium and hydrogen mixture (B₀ = 0.351 T; f = 5.156 MHz, P = 6·10⁻⁴Torr) shows more energetic CX fluxes (T⊥ ≈ 1 keV). The ion cyclotron frequency distribution across the U-2M plasma has been studied numerically. These calculations are accompanied by direct measurement of the RF frequency by magnetic sensor. The ion cyclotron frequency is present in plasma bulk of all discharges under consideration.Потік нейтралів перезарядки вимірювався аналізатором нейтральних частинок у плазмових розрядах, що підтримуються радіочастотною W7-X-подібної антеною у стелараторі Ураган-2М (У-2М). Потоки нейтралів перезарядки в чисто водневому розряді (B₀ = 0,36 Тл, f = 4,926 МГц) у стелараторній конфігурації (ефективна перпендикулярна температура іонів T⊥ 450 эВ) менш енергійні в порівнянні з гібридною конфігурацією У-2М (T⊥≈ 800 эВ). ВЧ-розряд в стелараторній конфігурації з сумішшю гелію і водню (B₀ = 0,351 Тл; f = 5,156 МГц, P = 6 · 10⁻⁴Торр) показує більш енергійні потоки нейтралів перезарядки (T⊥ ≈ 1кэВ). Чисельний розрахунок розподілу іонної циклотронної частоти в плазмі У-2М, а також пряме вимірювання ВЧ частоти магнітним датчиком показують, що іонна циклотронна частота присутня в обсязі плазми всіх розглянутих розрядів.Поток нейтралов перезарядки измерялся анализатором нейтральных частиц в плазменных разрядах, поддерживаемых радиочастотной W7-X-подобной антенной в стеллараторе Ураган-2М (У-2М). Потоки нейтралов перезарядки в чисто водородном разряде (B₀ = 0,36 Тл, f = 4,926 МГц) в стеллараторной конфигурации (эффективная перпендикулярная температура ионов T⊥ ≈ 450 эВ) менее энергичны по сравнению с условиями гибридной конфигурации У-2М (T⊥ ≈ 800 эВ). ВЧ-разряд в стеллараторной конфигурации со смесью гелия и водорода (B₀ = 0,351 Тл; f = 5,156 МГц, P = 6 · 10⁻⁴Торр) показывает более энергичные потоки нейтралов перезарядки (T⊥ ≈ 1кэВ). Численный расчёт распределения ионной циклотронной частоты в плазме У-2М, а также прямое измерение ВЧ-частоты магнитным датчиком показывают, что ионная циклотронная частота присутствует в объёме плазмы всех рассматриваемых разрядов

Investigations on the parameters of multicomponent gas-metal plasma formed in the mixed molecular gases

Studies have been made into the parameters of dense, multicomponent gas-metal plasma formed in the operating medium consisting of molecular gases such as nitrogen and oxygen, and also, the component metal Ti. Charge and elemental compositions of the generated plasma have been determined. Measurements were taken for the parametric and time dependences of the discharge current and the average density of plasma formed in the pulsed reflex discharge.Проведено исследование параметров плотной многокомпонентной газометаллической плазмы, образованной в среде рабочего вещества, состоящей из молекулярных газов, таких как азот и кислород, а также металлической компоненты Ti. Определены элементный и зарядовый составы образованной плазмы. Измерены параметрические и временные зависимости разрядного тока, средней плотности образованной плазмы в импульсном отражательном разряде.Проведено дослідження параметрів густої багатокомпонентної газометалевої плазми, утвореної в середовищі робочої речовини, що складається з молекулярних газів, таких як азот та кисень, а також металевої компоненти Ti. Визначено елементний і зарядовий склад утвореної плазми. Виміряні параметричні і часові залежності розрядного струму, середньої густини утвореної плазми в імпульсному відбивному розряді

Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M

This paper describes the microprocessor hardware and software complex designed to control the fluorescent rod scanning in the poloidal cross section of vacuum toroidal chamber in order to study the structure of magnetic surfacesin the torsatron "URAGAN-2M."Описывается разработанный в Институте физики плазмы ННЦ ХФТИ аппаратно-программный комплекс, предназначенный для управления люминесцентным стержнем при сканировании в полоидальном сечении вакуумной тороидальной камеры с целью изучения структуры магнитных поверхностей в торсатроне Ураган-2М. Аппаратная часть комплекса построена на базе микроконтроллера PIC18F2620 Microchip Technology Inc. Контроллер обеспечивает выбор режимов сканирования камеры, прием и преобразование аналоговых сигналов от датчиков положения флуоресцентного стержня, управление двигателями привода стержня в соответствии с запрограммированным алгоритмом для каждого из выбранных режимов сканирования. Программное обеспечение создано и отлажено в среде разработки MPLAB IDE на специализированном языке C18, предназначенном для программирования микроконтроллеров 18-й серии Microchip Technology Inc.Описується розроблений в Інституті фізики плазми ННЦ ХФТІ апаратно-програмний мікропроцесорний комплекс, призначений для управління люмінесцентним стрижнем при скануванні в полоідальному перетині вакуумної тороїдальної камери з метою вивчення структури магнітних поверхонь у торсатроні Ураган-2М. Апаратна частина комплексу побудована на базі мікроконтролера PIC18F2620 Microchip Technology Inc. Контролер забезпечує вибір режимів сканування камери, прийом і перетворення аналогових сигналів від датчиків положення флуоресцентного стрижня, управління двигунами приводу стрижня згідно із запрограмованим алгоритмом для кожного з обраних режимів сканування. Програмне забезпечення створено та налагоджено в середовищі розробки MPLAB IDE спеціалізованою мовою C18, призначеною для програмування мікроконтролерів 18-ї серії Microchip Technology Inc

Detection of explosives

The extensive literature on the methods of detection of explosives under the stationary and field conditions is reviewed. Today, there are hundreds of publications on detectability of explosives by different methods, but none of the methods gives a 100% guarantee of explosives detection. Consideration has been given to advanced high-technology methods of explosives detection: nuclear quadrupole resonance method, nuclear physics methods (slow and fast neutrons, gamma-quanta), biological methods. Notice that the danger of newly created explosives, including land mines, increases. The actuation systems are also constantly improved. Most difficulties with detection, extraction and deactivation of explosive devices can be overcome with the help of updated methods and techniques. The present review calls attention primarily to the possibility of solving the pressing and complicated problems using charged particle accelerators.Проведен обзор литературы по методам детектирования взрывчатых веществ (ВВ) в стационарных и полевых условиях. В настоящее время имеются сотни публикаций по возможности детектирования ВВ различными методами, но 100% гарантии их обнаружения нет. Внимание уделено современным высокотехнологическим методам обнаружения ВВ: ядерному квадрупольному резонансу, ядерно-физическим (медленные и быстрые нейтроны, гамма-кванты) и биологическим. Следует отметить, что опасность вновь создаваемых ВВ, в том числе и полевых мин, увеличивается. Совершенствуются и системы их срабатывания. Большинство трудностей по детектированию, извлечению и деактивации взрывных устройств может быть преодолено с помощью современных методов и технологий. Данный обзор, прежде всего, обращает внимание на возможность решения этой острой и сложной проблемы с помощью ускорителей заряженных частиц.Проведено огляд літератури по методах детектування вибухових речовин (ВР) у стаціонарних і польових умовах. На даний час є сотні публікацій по можливості детектування ВР різними методами, але 100% гарантії їх виявлення немає. Увага приділена сучасним високотехнологічним методам виявлення ВР: ядерному квадрупольному резонансу, ядерно-фізичним (повільні й швидкі нейтрони, гамма-кванти) і біологічним. Слід зазначити, що небезпека створюваних ВР, у тому числі польових мін, збільшується. Удосконалюються й системи їхнього спрацьовування. Більшість труднощів по детектуванню, добуванню і деактивації вибухових пристроїв може бути подолане за допомогою сучасних методів і технологій. Даний огляд, насамперед, звертає увагу на можливість рішення цієї гострої і складної проблеми за допомогою прискорювачів заряджених частинок

Observation of plasma poloidal rotation in “Uragan-3M” torsatron from edge Hα fluctuation correlation studies

Studies of plasma edge Ha emission fluctuations firstly proposed for CHS heliotron/torsatron have been performed for RF produced/heated plasma in “Uragan-3M” torsatron. Approach is based on a realistic assumption that Ha emission fluctuations from plasma edge (ne≥10¹⁷m⁻³, Te≥10eV) defined mostly by electron density fluctuations. Having two Ha observation channels getting emission from plasma edge in 2 different poloidal locations of plasma one can study correlation of electron density fluctuations between these locations. Analysis of data included calculation of spectra of signals, their coherency and cross correlation between 2 signals for time windows 1 ms. Bands of rather high (>0.5) coherency were observed over the whole range (f<100 KHz) of frequencies. Calculation of cross correlation of digitally filtered (∆f=4 KHz) signals showed that time delay of low frequency part of signals coincides with time delay of no filtered signals and is decreasing with frequency increase. Conclusion of these observations is: time delay of low frequency part of signals reflects plasma poloidal rotation, time delay in the rest part of spectra reflects a dispersion properties of poloidally propagating density fluctuations

Radiation of multicomponent gas-metal plasma of a pulsed reflex discharge

Measurements on the radiation flux of gas-metal plasma formed in the medium of igniting gas (gas mixture) and sputtered cathode material in the pulsed reflex discharge were carried out. A spectrometric method was applied to determine the composition of gas-metal plasma formed.Проведены измерения потока излучения газометаллической плазмы, образованой в среде поджигающего газа (газовой смеси) и распыленного материала катода, в импульсном отражательном разряде. Спектрометрическим методом определен состав образуемой газометаллической плазмы.Проведено вимірювання потоку випромінювання газометалевої плазми, утвореної в середовищі запалювального газу (газової суміші) і розпорошеного матеріалу катода, в імпульсному відбивному розряді. Спектрометричним методом визначено склад утворюваної газометалевої плазми