Обобщение модифицированного метода SXB для водорода на случай смеси изотопов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Создан симулятор кинетики рециклинга изотопов водорода в плазме для Н-альфа диагностики топливного соотношения в токамаке-реакторе. Симулятор является обобщением на случай смеси изотопов метода, являющегося модификацией для водорода известного метода SXB для определения плотности потока примеси с первой стенки вакуумной камеры в плазму по измерению интенсивности спектральной линии атома или иона, интегральной по длине волны в пределах ширины линии. Симулятор позволяет в режиме реального времени (например, за время 100 мс по требованиям контроля параметров изотопов водорода в демонстрационном токамаке-реакторе ИТЭР) определять параметры топливного соотношения для смеси изотопов водорода дейтерия и трития. Развитый подход позволяет определять плотность потока изотопов водорода с первой стенки в плазму по результатам спектроскопии высокого разрешения линий бальмеровской серии без использования существенных, но трудно интерпретируемых молекулярных спектров водорода. Проведенные расчеты для типичных условий пристеночной плазмы в токамаках-реакторах показали приемлемую точность восстановления плотности потока и топливного отношения в некоторой части операционного пространства работы реактора. Обсуждается место симулятора в более точной и более длительной интерпретации измерений Н-альфа диагностики.

Об авторах

А. Б. Кукушкин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ

Email: vestnik.ran@yandex.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

В. С. Неверов

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: Khusnutdinov_RI@nrcki.ru
Россия, Москва

Р. И. Хуснутдинов

НИЦ “Курчатовский институт”; НИЯУ МИФИ

Автор, ответственный за переписку.
Email: Khusnutdinov_RI@nrcki.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

Список литературы

  1. Loarte A., Lipschultz B., Kukushkin A., Matthews G., Stangeby P., Asakura N., Counsell G., Federici G., Kallenbach A., Krieger K., Mahdavi A., Philipps V., Rei-ter D., Roth J., Strachan J., Whyte D., Doerner R., Eich T., Fundamenski W., Herrmann A., Fenstermacher M., Ghendrih P., Groth M., Kirschner A., Konoshima S., LaBombard B., Lang P., Leonard A., Monier-Garbet P., Neu R., Pacher H., Pegourie B., Pitts R., Takamura S., Terry J., Tsitrone E., Group t. I. S.-o. L., Diver // N-uclear Fusion. 2007. V. 47. S203. https://doi.org/10.1088/0029-5515/47/6/S04
  2. Donné A.J., Costley A.E., Barnsley R., Bindslev H., Boivin R., Conway G., Fisher R., Giannella R., Hartfuss H., Von Hellermann M.G., Hodgson E., Ingesson L.C., Ita-mi K., Johnson D., Kawano Y., Kondoh T., Krasilnikov A., Kusama Y., Litnovsky A., Lotte P., Nielsen P., Nishita-ni T., Orsitto F., Peterson B.J., Razdobarin G., Sanchez J., Sasao M., Sugie T., Vayakis G., Voitsenya V., Vukolov K., Walker C., Young K. // Nuclear Fusion. 2007. V. 47. S337. https://doi.org/10.1088/0029-5515/47/6/S07
  3. Kukushkin A.B., Neverov V.S., Alekseev A.G., Lisgo S.W., Kukushkin A.S. // Fusion Science and Technology. 2016. V. 69. P. 628. https://doi.org/10.13182/FST15-186
  4. Neverov V.S., Kukushkin A.B., Stamp M.F., Alekseev A.G., Brezinsek S., Von Hellermann M. // Nuclear Fusion. 2017. V. 57. P. 016031. https://doi.org/10.1088/0029-5515/57/1/016031
  5. Neverov V., Khusnutdinov R., Alekseev A., Carr M., De Bock M., Kukushkin A., Lovell J., Meakins A., Pitts R., Polevoi A., Veshchev E. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2020. V. 62. P. 115014. https://doi.org/10.1088/1361-6587/abb53b
  6. Natsume H., Kajita S., Neverov V. S., Khusnutdinov R.I., Veshchev E., Bock M.D., Polevoi A.R., Tanaka H., Ohno N., Ogawa H., Kitazawa S.I. // Plasma and Fusion Research. 2021. V. 16. P. 2405019. https://doi.org/10.1585/pfr.16.2405019
  7. Kajita S., Veshchev E., Barnsley R., Walsh M. // Contrib. Plasma Phys. 2016. V. 56. P. 837. https://doi.org/10.1002/ctpp.201500124
  8. Kajita S., Aumeunier M.H., Yatsuka E., Alekseev A., Andreenko E., Kukushkin A.B., Neverov V., Kocan M., Bassan M., Veshchev E., De Bock M., Barnsley R., Kukushkin A.S., Reichle R., Walsh M. // Nuclear Fusion. 2017. V. 57. P. 116061. https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa7ef7
  9. Reiter D., Baelmans M., Börner P. // Fusion Science and Technology. 2005. V. 47. P. 172. https://doi.org/10.13182/FST47-172
  10. Kukushkin A., Pacher H., Kotov V., Pacher G., Reiter D. // Fusion Engineering and Design. 2011. V. 86. P. 2865. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2011.06.009
  11. Lisgo S.W., Börner P., Kukushkin A., Pitts R.A., Polevoi A., Reiter D. // J. Nuclear Materials. 2011. V. 415. S965. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2010.11.061
  12. Kadomtsev M.B., Kotov V., Lisitsa V.S., Shurygin V.A. // 39th EPS Conference on Plasma Phys. 2012, EPS 2012 and the 16th International Congress on Plasma Phys. 2012. V. 3. P4.093.
  13. Kadomtsev M.B., Kotov V., Lisitsa V.S., Neverov V.S., Shurygin V.A. // 40th EPS Conference on Plasma Phys., EPS 2013. V. 1. 2013. P1.135.
  14. Lisitsa V.S., Kadomtsev M.B., Kotov V., Neverov V.S., Shurygin V.A. // Atoms. 2014. V. 2. P. 195. https://doi.org/10.3390/atoms2020195
  15. Kukushkin A.B., Kukushkin A.S., Lisitsa V.S., Neverov V.S., Pshenov A.A., Shurygin V.A. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2021. V. 63. P. 035025. https://doi.org/10.1088/1361-6587/abd97f
  16. URL: https://www.adas.ac.uk/.
  17. Kukushkin A.B., Neverov V.S., Kadomtsev M.B., Kotov V., Kukushkin A.S., Levashova M.G., Lisgo S.W., Lisi-tsa V.S., Shurygin V.A., Alekseev A.G. // J. Phys.: Confer. Ser. 2014. V. 548. P. 012012. https://doi.org/10.1088/1742-6596/548/1/ 012012
  18. Неверов В.С., Кукушкин А.Б., Лисго С.В., Кукуш-кин А.С., Алексеев А.Г. // Физика Плазмы. 2015. Т. 41. С. 115. https://doi.org/10.7868/S0367292115020079
  19. Neverov V.S., Kukushkin A.B., Kruezi U., Stamp M.F., Weisen H., Contributors J. // Nuclear Fusion. 2019. V. 59. P. 046011. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab0000
  20. Lomanowski B.A., Meigs A.G., Sharples R.M., Stamp M., Guillemaut C. // Nuclear Fusion. 2015. V. 55. P. 123028. https://doi.org/10.1088/0029-5515/55/12/123028
  21. Behringer K.H. // J. Nuclear Materials. 1987. V. 145–147. P. 145. https://doi.org/10.1016/0022-3115(87)90319-9
  22. Pospieszczyk A., Borodin D., Brezinsek S., Huber A., Kirschner A., Mertens P., Sergienko G., Schweer B., Beigman I.L., Vainshtein L. // J. Phys. B: Atomic, Molecular and Optical Phys. 2010. V. 43. P. 144017. https://doi.org/10.1088/0953-4075/43/14/144017
  23. O’Mullane M. 12.2016. Private communication (ITER technical document).
  24. Mertens P., Brezinsek S., Greenland P.T., Hey J.D., Pospieszczyk A., Reiter D., Samm U., Schweer B., Sergien-ko G., Vietzke E. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2001. V. 43. A349. https://doi.org/10.1088/0741-3335/43/12A/327
  25. Khusnutdinov R.I., Kukushkin A.B. // Phys. Atomic Nuclei. 2019. V. 82. P. 1392. https://doi.org/10.1134/S1063778819100119
  26. Pitts R.A., Bonnin X., Escourbiac F., Frerichs H., Gunn J.P., Hirai T., Kukushkin A.S., Kaveeva E., Miller M.A., Moulton D., Rozhansky V., Senichenkov I., Sytova E., Schmitz O., Stangeby P.C., De Temmerman G., Veselo-va I., Wiesen S. // Nuclear Materials and Energy. 2019. V. 20. P. 100696. https://doi.org/10.1016/j.nme.2019.100696
  27. Kotov V., Reiter D., Kukushkin A.S., Pacher H.D., Börner P., Wiesen S. // Contributions to Plasma Phys. 2006. V. 46. P. 635. https://doi.org/10.1002/ctpp.200610056
  28. Pshenov A., Kukushkin A., Marenkov E., Krasheninnikov S. // Nuclear Fusion. 2019. V. 59. P. 106025. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab3144
  29. Kukushkin A.B., Neverov V.S., Lisitsa V.S., Shurygin V.A., Alekseev A.G. // Phys. Atomic Nuclei. 2020. V. 83. P. 1070. https://doi.org/10.1134/S106377882007008X

© Российская академия наук, 2023