Введение к работе
Актуальность работы.
Аномальный радиальный транспорт частіш и энергии в периферийной плазме тороидальных установок термоядерного синтеза часто связывается с флуктуацнями плотности, температуры и электрического потенциала.
Граничную плазму можно подразделить на две области: область внутри последней замкнутой магнитной поверхности (last closed flux surface (LCFS)), связанная с центральной плазмой и область снаружи LCFS, часто называемая scrape-off layer (SOL). Основной особенностью SOL является наличие силовых линий магнитного поля, ограниченных материальными поверхностями (лимитерами и диверториыми приемными пластинами). Положение LCFS определяется либо магнитной сепаратрисой, либо положением лимитеров.
Плазма попадает в SOL из центральных областей плазменного шнура в результате радиальной диффузии (обычно обусловленной аномальным транспортом). Здесь она может легко вытекать вдоль магнитных силовых линий на поверхность приемных пластин, которые являются стоками энергии и частиц. У поверхности приемных пластин формируются электростатические слои объемного заряда, приводящие к скачку лотенциала между плазмой и пластинами. Потоки частиц и энергии, а также электрический ток на поверхность, обращенных к плазме элементов, взаимосвязан с плотностью, температурой и потенциалом плазмы SOL. Такая взаимосвязь выражается уравнениями, описывающими условия существования приповерхностного слоя. В SOL радиальный перенос частиц и энергии вместе с параллельными потоками этих же параметров на
приемные пластины определяют радиальные профили плазменных плотности и температуры.
Таким образом, радиальный транспорт в SOL определяет профиль распределения мощности на приемные пластины. Поэтому понимание механизмов, ответственных за перенос в этой области плазменного шнура, является весьма важным, для нормального функционирования всего термоядерного реактора.
Существенное влияние условий вблизи поверхности приемных пластин на развитие плазменных неусгойчивостей, которые могут вызывать аномальный перенос, общепризнанно. Из-за ограниченного сопротивления приповерхностных слоев и наличия поперечных градиентов плотности и температуры плазмы в SOL силовые магнитные трубки, выходящие на. разные участки поверхности приемных пластин, могут заряж;ш.ся до различных электрических потенциалов. Это приводит к образованию градиента потенциала в плазМе SOL, что может являться причиной неустойчивостей. Наибольшее влияние на распределение потенциала и температуры в плазме, при прочих равных условиях, может оказывать повышенная электронная эмиссия с поверхности приемных пластин, которая приводит к изменению пристеночного скачка потенциалов. Основными механизмами повышенной электронной эмиссии в SOL являются термоэмиссия н вторичная эмиссия под действием бомбардирующих поверхность приемной пластины частиц из плазмы.
Цель работы.
Экспериментальное исследование влияния повышенной вторичной электронной эмиссии на режимы плазменнс-поверхностного
взаимодействия.
Исследование влияния неустойчивости дебаевских слоев, связанной со вторичной эмиссией, на характеристики процессов в плазме и процессы переноса.
На защиту выносятся следующие, содержащие научную новизну результаты.
-
Результаты экспериментального измерения на имитационной установке ПР-2 аномальных N-образных вольт-амперных характеристик приемных пластин, на поверхности которых. возможен рост диэлектрических слоев с повышенной электронной эмиссией - оксидных пленок на поверхности А1 и W пластин, а также графитсодержащих слоев на поверхности W и графитовых пластин.
-
Результаты экспериментального определения и моделирования условий развития на установке ПР-2 неустойчивых режимов в приповерхностных слоях приемных пластин с повышенной электроггкой эмиссией.
-
Экспериментальные результаты по исследованию влияния неустойчивости в приповерхностных слоях приемных пластин на параметры плазмы и процессы переноса в установке ПР-2.
-
Результаты экспериментального измерения аномальных N-образных зондовых характеристик в пристеночной плазме токамака Т-10.
5. Результаты определения условий протекания электрического тока
между приемными пластинами, обладающими сильно различающимися
эмиссионными свойствами, и экспериментального исследования влияния,
возникающей при этом неустойчивости, на процессы поперечного
переноса в плазме ПР-2.
Практическая значимость работы.
Результаты проведенных исследований условий развития неустойчивости в приповерхностных плазменных слоях, формирующихся над сильно эмитирующей поверхностью, и ее влияния на плазменные параметры могут найти применение при:
-
построении моделей, объясняющих повышенный аномальный радиальный перенос частиц и энергии в пристеночной плазме ТЯУ;
-
направленном использовании эмиссионных поверхностей в пристеночной плазме термоядерных установок (ТЯУ) для управления параметрами плазменно-поверхностного взаимодействия;
3. разработке плазменных ВЧ-генераторов.
Апробації;: работы.
Основные результаты работы были представлены на:
ХХ11, ХХШ, XXV Европейских конференциях по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу (1995) Борнмут, (1996) Киев, (1998) Прага;
XII Международной конференции по взаимодействию плазмы с поверхностью в установках термоядерного синтеза (1996) Сан-Рафаэль;
ХХШ Международной конференции по физике ионизованных газов (1997) Тулуза;
IV Международной школе по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу (1995) Валдай;
Российско-японском семинаре по взаимодействию топливных частиц с материалами термоядерных реакторов (1996) Обнинск;
XXII, ХІП Всероссийских конференциях по взаимодействию ионов с поверхностью (1995, 1997) Звенигород;
XII, XIII, XIV, XV Всероссийские конференциях по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу (1995,1996,1997, 1998) Звенигород.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Работа содержит 172 страниц машинописного текста, 73 рисунка. Список литературы включает 145 наименований.
