【摘要】：本論文主要圍繞著EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak)裝置上面的環(huán)向電荷交換復(fù)合光譜(Charge eXchange Recombination Spectroscopy, CXRS)診斷系統(tǒng)的標(biāo)定工作展開,系統(tǒng)的標(biāo)定工作可以歸納為三個大的方面,即空間原位標(biāo)定、波長標(biāo)定和相對／絕對強(qiáng)度標(biāo)定。為了確保標(biāo)定的準(zhǔn)確性,一方面在實驗開始之前完成了診斷系統(tǒng)的各個標(biāo)定,另一方面在EAST運(yùn)行實驗期間利用等離子體本身的特性進(jìn)行了二次標(biāo)定并與前期的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行對比。最后通過與其他診斷數(shù)據(jù)對比,驗證了環(huán)向CXRS診斷系統(tǒng)的測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。 通過對EAST裝置以及主要組成部件的介紹,說明了EAST的功能和目標(biāo),明確了CXRS診斷系統(tǒng)的工作環(huán)境和平臺。從CXRS診斷的原理出發(fā),提出了診斷系統(tǒng)固有的一些問題,強(qiáng)調(diào)了CXRS診斷在實驗過程中需要注意的事項。 空間原位標(biāo)定是收光鏡頭組件在EAST裝置里安裝完成后進(jìn)行的,利用真空室內(nèi)部的幾何測量確定了各道觀測視線在切向中性束(Neutral Beam Injection, NBI)方向上的空間位置和角度。為了提高標(biāo)定精度,2015年EAST實驗前,利用了真空測量組的機(jī)械臂,它能夠提供真空室內(nèi)部每一個點在EAST托卡馬克坐標(biāo)系下的絕對位置。 波長標(biāo)定是為了確定探測器測量到的譜線的波長值。這項工作從光譜儀的調(diào)試階段就已經(jīng)開始了,由于CXRS診斷系統(tǒng)要求光譜儀能夠進(jìn)行波長掃描,這就需要把光柵固定在精密旋轉(zhuǎn)臺上,在確定波長掃描范圍與轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的角度關(guān)系時完成對波長的標(biāo)定。由于從直入射狹縫進(jìn)入光譜儀的光在經(jīng)過光柵以后導(dǎo)致探測器上的像面彎曲,因此當(dāng)診斷系統(tǒng)搭建完成以后對于每一道觀測光路的光纖都要進(jìn)行單獨的波長標(biāo)定；在實驗運(yùn)行過程中為了防止診斷系統(tǒng)特別是收光鏡頭組件受到周圍環(huán)境的影響出現(xiàn)波長整體漂移的現(xiàn)象,還選出了三道光纖用標(biāo)準(zhǔn)燈照亮以實現(xiàn)波長的實時標(biāo)定。 強(qiáng)度標(biāo)定是在上述兩項工作完成以后進(jìn)行的,將絕對強(qiáng)度已知的積分球均勻光源放置于EAST真空室內(nèi)專門設(shè)計的光學(xué)標(biāo)定平臺上,通過調(diào)整光源的位置使得光源出口分別對準(zhǔn)每一道觀測光路,用位于光譜儀出口處的CCD (Charged Coupled Device)探測器記錄下對應(yīng)的曝光時間以及探測器計數(shù)從而得到每一道觀測光路的絕對強(qiáng)度校正系數(shù)。 在EAST實驗運(yùn)行期間,利用CXRS診斷系統(tǒng)獲得的初步結(jié)果對前期的標(biāo)定工作進(jìn)行了校正。首先利用CCD探測器上獲得的經(jīng)過了多普勒頻移的Da譜線計算了觀測視線與切向NBI的角度,從不同炮號和不同光譜儀獲得的結(jié)果來看,實驗計算出來的結(jié)果與空間標(biāo)定的結(jié)果符合得很好。其次是利用等離子體本身發(fā)射出來的波長已知的背景譜線對波長標(biāo)定進(jìn)行了校核,進(jìn)一步提高了波長標(biāo)定的精度。然后通過理論計算出來的軔致輻射強(qiáng)度與CXRS診斷系統(tǒng)測量到的軔致輻射強(qiáng)度進(jìn)行對比,兩者趨勢基本一致。本文嘗試了將CXRS診斷與直流束發(fā)射光譜(DC-BES)診斷結(jié)合起來計算C6+雜質(zhì)離子的密度信息,得到了初步結(jié)果,但是需要進(jìn)行深入地研究。 本文最后將CXRS診斷系統(tǒng)測量到的等離子體溫度與彎晶譜儀(X-ray Crystal Spectroscopy, XCS)診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)兩套診斷系統(tǒng)獲得的結(jié)果非常一致,驗證了CXRS診斷系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性。
【圖文】：

離子體溫度T和能量約束時間T：三者的乘積必須達(dá)到某一個數(shù)量級。人們在研究過程中根據(jù)不同的物理模型得到了不同的判定條件，如圖1.1所示給出了磁約束聚變實驗中廣泛采用的氖l#（D，T)聚變反應(yīng)的三種判定條件。能量得失相當(dāng)判據(jù)是要求聚變反應(yīng)釋放出來的能量和投入聚變反應(yīng)所消耗的能量相等；勞遜判據(jù)是假定等離子體釋放出來的總能量(包括聚變反應(yīng)釋放出來的能量和等離子體損失的能量）以某種效率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�，這部分電能剛好可以回授給等離子體_7補(bǔ)其損失的能量，這樣聚變反應(yīng)得以自持；點火判據(jù)是要利用聚變反應(yīng)釋放出來的a粒子（這種粒子占據(jù)了聚變反應(yīng)釋放出來的1/5的能量）來加熱等離子體，彌補(bǔ)等離子體的能量損失，使得聚變反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，從而聚變堆達(dá)到自持反應(yīng)的條件。在這三種判定條件中點火條件是要求最高的，為了實現(xiàn)聚變能的利用，這個條件是未來聚變堆必須達(dá)到的。1

katushka)的縮寫，它主要由環(huán)向磁場磁體、極向磁場磁體、歐姆變壓器和真空室組成(如圖2.1所示）。真空室內(nèi)充入的少量工作氣體（筑、l#等）在歐姆變壓器的作用下被擊穿放電成為等離子體，由于環(huán)向磁場和極向磁場的共同作用將工作等離子體約束在真空室中，再通過加料和輔助加熱系統(tǒng)，，可以將等離子體的密度和溫度進(jìn)一步提高以達(dá)到聚變反應(yīng)所需要的條件。OhmicPoloidal Field ^ 剛?丨MagrietsJjj^3^i*^5ZS5w-"-7 Field零fx S肞lasma Bp。|圖2.1托卡馬克基本結(jié)構(gòu)2.1.1磁體EAST的環(huán)向場磁體和極向場磁體都采用了超導(dǎo)技術(shù)，可以保證磁體線圈在運(yùn)行過程中不會因為產(chǎn)生大量的熱量而使得線W無法正常工作，這一特點也使得EAST具有穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的能力。EAST的環(huán)向場磁體由16個D型線圈沿環(huán)向均勻布置[73]，如圖2.2所示。該線圈的主要材料是NbTi和Cu,采用了特殊的管內(nèi)電纜導(dǎo)體(Cable In ConduitConductor, CICC)繞制而成。線圈的工作溫度為3.8 K，工作電流為14.3 kA，在等離子體中心可以產(chǎn)生3.5T磁場
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TL631.24

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2683821