Feasibility study and design of cherenkov-type detectors for measurements of fast electrons within tokamaks

Abstract

The paper presents feasibility and design studies of the Cherenkov-type detectors designed for measurements of energetic electrons within tokamak devices. The technique in question enables the identification of electron beams, the determination of their spatial distribution, as well as the measurements of their temporal characteristics. On the basis of the presented analyses, i.e. heat transfer studies, a prototype of the Cherenkov measuring head has been designed, constructed and tested within CASTOR tokamak. Obtained experimental results demonstrated that relatively intense Cherenkov signals appear particularly during the final phase of the discharge, when the expanding plasma column reaches the detector.

З’ясовуються можливості застосування та розрахунку детекторів Черенкова для реєстрації високоенергетичних електронів в токамаках. Метод, що розглядається, дозволяє виявляти електронні пучки, визначати їх просторовий розподіл, а також вимірювати їх часові характеристики. На основі проведеного аналізу, тобто вивчення теплопередачі, був розроблений та виготовлений прототип вимірювальної головки детектора Черенкова, який було випробувано на токамаці CASTOR. Одержані експериментальні результати показують, що досить інтенсивні сигнали з датчика Черенкова виникають, зокрема, на останній стадії розряду, коли плазмовий шнур, що розширюється, торкається детектора.

Исследуются возможности применения и расчёта детекторов Черенкова для регистрации высокоэнергетических электронов в токамаках. Рассматриваемый метод позволяет идентифицировать электронные пучки, определять их распределение в пространстве, а также измерять их временные характеристики. На основе представленного анализа, то есть изучения теплопередачи, разработан и изготовлен прототип измерительной головки детектора Черенкова, который был испытан на токамаке CASTOR. Полученные экспериментальные результаты показывают, что довольно интенсивные сигналы с датчика Черенкова появляются, в частности, на конечной стадии разряда, когда расширяющийся плазменный шнур касается детектора.