W7-X plasma diagnostics for impurity transport studies

Abstract

The Wendelstein 7-X (W7-X) stellarator which is located in Greifswald, Germany is an experimental device for demonstration of steady-state plasma operation. It was commissioned at the end of 2015 and at the beginning, it was operated in the limiter configuration (5 poloidal uncooled graphite limiters) while starting from 2017 it has been equipped with a carbon uncooled divertor. With the launch of the device, new diagnostics have also been commissioned and tested. Understanding of impurity transport in stellarators is a crucial task in the optimisation process. At W7-X there are several spectroscopic systems which deliver information about plasma impurities. One of them is a pulse height analysis system (PHA) which collects soft X-ray spectra in the energy range from about 300 eV up to 20 keV with 100 ms temporal resolution. There are also X-ray imaging spectrometers XICS and HR-XIS which are devoted for measurements of spatio-temporal impurity emissivity of highly ionized ions with high temporal resolution (5 ms). Spectra in the VUV region are measured by the High-Efficiency XUV Overview Spectrometer (HEXOS).

Стеларатор Wendelstein 7-X (W7-X), який розташований в Грайфсвальді, Німеччина, є експериментальною установкою для демонстрації стаціонарного утримання плазми. Стеларатор було введено в експлуатацію в кінці 2015 року та спочатку експлуатувався в конфігурації з обмежувачем (5 полоідальних неохолоджуваних графітових обмежувачів). З 2017 року установка була оснащена вуглецевим неохолоджуваним дивертором. Із запуском стеларатора були також введені в експлуатацію і випробувані нові діагностичні системи. Розуміння транспорту домішок y стелараторі є важливим завданням для оптимізації його роботи. На W7-X є декілька спектроскопічних систем, які надають інформацію про домішки в плазмі. Одна з них – система аналізу висоти спостережуваного імпульсу (PHA) – реєструє спектри м'якого рентгенівського випромінювання в діапазоні енергій від близько 300 еВ до 20 кеВ з часовою роздільною здатністю 100 мс. Є також рентгенографічні спектрометри XICS і HR-XIS, призначені для виміру просторово-часової випромінювальної здатності домішок, геліоподібних іонів з високою часовою роздільною здатністю (5 мс). Спектри в області VUV вимірюють за допомогою високоефективного оглядового спектроаналізатора (HEXOS).

Стелларатор Wendelstein 7-X (W7-X), который расположен в Грайфсвальде, Германия, является экспериментальной установкой для демонстрации стационарного удержания плазмы. Стелларатор был введен в эксплуатацию в конце 2015 года, и вначале эксплуатировался в конфигурации с ограничителем (5 полоидальных неохлаждаемых графитовых ограничителей). С 2017 года установка оснащена углеродным неохлаждаемым дивертором. С запуском стелларатора были также введены в эксплуатацию и испытаны новые диагностические системы. Понимание транспорта примесей в стеллараторе является важной задачей для оптимизации его работы. На W7-X имеется несколько спектроскопических систем, которые предоставляют информацию о примесях в плазме. Одна из них – система анализа высоты наблюдаемого импульса (PHA) – регистрирует спектры мягкого рентгеновского излучения в диапазоне энергий от около 300 эВ до 20 кэВ с временным разрешением 100 мс. Имеются также рентгенографические спектрометры XICS и HR-XIS, предназначенные для измерения пространственновременной примесной излучательной способности гелиоподобных ионов с высоким временным разрешением (5 мс). Спектры в области VUV измеряют с помощью высокоэффективного обзорного спектроанализатора (HEXOS).