Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M"

Abstract

The determination of the radial distributions of the radiation emissivity of the spectral lines relating to the working gas and impurities in the different ionization stages is an important object of the plasma spectroscopy diagnostics. The measured radiance chord distributions of the plasma in the specified spectral lines serve as a basis to obtain the radial distributions of the atom and ion concentrations. For the axially asymmetric magnetic surfaces in the torsatron "Uragan-3М" (U-3M) the approach of Pearce is realized by the computer program in an interpretation of the data on the radiance measured along the slanting lines of sight. The volumetric constants were computed with an interval between the lines of sight equals to 1 mm along the vertical plasma diameter in the DD cross-section. Such a small step excludes the roughness of the constants interpolation when turning to the radial distributions. The set of the 19 nested magnetic surfaces was chosen as an optimal one compared to any other number in the range of 10-24 surfaces. The chord measurements of the plasma volume radiance were carried out in the regular working regimes of U-3M. Using the experimental chord distribution data, the radial distributions of the radiation emissivity of several spectral lines were obtained: Hα, CV, CIII, OV, OIV, OIII, OII, etc. In the paper the radial profiles of concentrations of C⁴⁺ and C²⁺ carbon ions and hydrogen atoms in the ground and in excited states were presented found from the radiation emissivity data.

Одним з методів, використовуваних спектроскопічною діагностикою плазми в установках термоядерного синтезу, є визначення радіальних розподілів інтенсивності емісії спектральних ліній, що відносяться до робочого газу і домішок, які знаходяться на різних стадіях іонізації. Вимірювані хордові розподіли яскравості світіння плазми з застосуванням обраних спектральних ліній є основою для одержання радіальних розподілів концентрації атомів і іонів. Для аксиально-асимметричних магнітних поверхонь у торсатронi "Ураган-3М" (У3-М) підхід Пірса реалізується за допомогою комп'ютерної програми в інтерпретації нахилених ліній спостереження. Розрахунковий набір даних з 19 магнітними поверхнями був обраний як оптимальний з наборів з кількістю поверхонь 10–24. Хордові виміри яскравості з об’єму плазми проводилися в постійних робочих режимах "Урагану-3М". Використовуючи експериментальні дані хордових розподілів, були отримані радіальні розподіли інтенсивності емісії випромінювання спектральних ліній Hα, СV, СІІІ, OV, OІ, OІІІ, OІІ та ін. Радіальні профілі концентрації частинок в основному й у збудженому станах визначені для атомів водню й іонів вуглецю C⁴⁺, C²⁺ за даними інтенсивності випромінювання.

Одним из методов, используемых спектроскопической диагностикой плазмы в установках термоядерного синтеза, является определение радиальных распределений интенсивности эмиссии спектральных линий, относящихся к рабочему газу и примесям, находящимся на различных стадиях ионизации. Измеряемые хордовые распределения яркости свечения плазмы с применением выбранных спектральных линий служат основой для получения радиальных распределений концентрации атомов и ионов. Для аксиально-асимметричных магнитных поверхностей в торсатроне "Ураган-3М" (У3-М) подход Пирса реализуется при помощи компьютерной программы в интерпретации наклонных линий наблюдения. Расчетный набор данных с 19 магнитными поверхностями был выбран как оптимальный из наборов с количеством поверхностей 10..24. Хордовые измерения яркости из объема плазмы проводились в постоянных рабочих режимах "Урагана-3М". Используя экспериментальные данные хордовых распределений, были получены радиальные распределения интенсивности эмиссии излучения спектральных линий Hα, СV, СIII, OV, OIV, OIII, OII и др. Радиальные профили концентрации частиц в основном и в возбужденном состояниях определены для атомов водорода и ионов углерода С⁴⁺, С²⁺ по данным интенсивности излучения.