Введение к работе
ЛКТУДЛ!.НОСТЬ тени.
Развитие энергетики будущего тесно связано с возможностями осуществления реакции управляемого термоядерного синтеза. Истоды получения горячей плазмы стали развиваться в начале пятидесяти-.: годов. В настоящее время во многих страна:: осуществляются программы по УЇС с использованием различных методов получения плазмы.
Для то::опаков, наиболее продвинутых в термоядерном отношении установок, характкрны следующие параметры получаемой плазны: плотность 101< см-8, температура электронов 1 кзБ, температура hohod 0,7 кэВ, время удержания Тс-0,ОВ сек. и fi << 1.
Альтернативой такого направления являются системы создания оысокопемпературной плазмы с большим ^ =1: зет- и тета-пинчн, п::пчи с обратным полем, белт-пинчн, плазменный фокус. Они обладают такими положительными свойствами, как удобный и эффективный метод нагрева плазмы до высоких температур ( 1 кэВ) высокие значения концентрации частиц ( 1017 см*3), позволяїоциии по критерию Лоусоиа ограничится сравнительно небольшими временами удержания плазмы. При этой, такие системы обладают прискуществом по сравнению с системами с малым (л << 1), так как с увеличением уй уменьшается магнитная энергия, необходимая для удержания плазмы, и повышается экономичность системы.
Как правило, в пинчах для сжатого состояния плазмы характерны следующие параметры: концентрация - 101в 4- 1017 см-8, температура электронов и ионов от нескольких эВ до единиц кэВ и время удержания от единиц до десятков микросекунд.
В таких системах за время развития разряда концентрация и температура плазмы изменяется во времени и в пространстве на несколько порядков. Иными словами, для измерения основных параметров плазмы на разных стадиях разряда приходится цепольэовать различные диагностические методы, а для измерения
каздого параметра целесообразно одновременно использовать ряд дополняющих друг дрі'га методоз, тонкость которых часто определяется путем сопоставлении.
Для измерения ochodhux параметров плазмы (концентрации зарядов, электронной и ионной температуры) обычно используется ряд взаимодополняющих методов, обладаем:; различии:-:!] пространственным и временным разрешением и диапазоном измеряемых величин. Более полно соответствуют современник требованиям диагностики оптико-спектроскопические методы, вклвчаювне в себя как пассивные, то есть не зпосякис возмущения з плазму и испсльзуксніе регистрацию излучения самої! плазмы (нетолп доплерог.ского к птар-::овсі:ого уинрения дейтериеэих линий, многолучевой илирен осцилографни, сверхскоростной Фстсрегистрацпи), так и активные, использующие зондирование плазмы пучками света оптических квантовых генераторов - ОКГ (двухзкепознционннап голограЛкческая интерферометрия).
Такой подход к реиенига проблеми развивается в Сухумском государственном университете, где сооружена сильноточная установка МЩнБЗ-2 для получения плазми тета-пинча и деления ряда принципиальных физических задач, в частности: 1. найти условия при которых вознезна динамическая стабилизация МГД псустойчнБостеи в тета-пннчах; 2. установить закономерности оптимальных pesimon сжатия и нагрева плазми; 3. провести исследование влияния концевых потерь на удергание плагин з таких системах.
Настояная диссертационная работа по своей сущности является значительной часть» экспериментальные исследований, выполненных в лаборатории імпульсних процессов ЛГУ в 1070-1091 г.г. и посвяяена созданию установки для получения плазмы тета-пинча, методам автоматизации получения плазмы и контроля параметров установки, а такхе оптической диагностике плазмы э пшічевах разрядах с автоматическим сбором данних. В данной работе в качестве оснозного экспериментального метода исследования плазми использовалась оптическая диагностика, основанная на регистрации собст-
венного излучения плазми. Практический интерес к оптической диагностике плазмы обусловлен перспективами ее прииенения для исследования плазмы в работах по осуществлению УТС, в космических и астрофизических исследованиях, а также в многочисленных исследованиях по технологическим применениям плазмы.
Пяль и оснопние папачч работ»
Целью настоящей работы являлось: создание автоматизированной установки для получения плазмы тета-пинча. разработка методов автоматизации контроля параметров установки, а также автоматизированного сбора данных и их обработки при оптической диагностике плазми в пинчевих разрядах; исследование возможностей и параметров созданной установки и получаемой на ней плазмы оптико-спектроскопическими методами. В соответствии с поставленной целью основные задачи работы состояли в следующем:
разработка конструкции и создание мощного высоконадежного генератора импульсного тока (ГИТ) для получения высокотемпературной плазмы нетодом индукционного нагрева;
создание системы автоматизации для управления ГИТ и контроля параметров энергосистемы для обнаружения оптимальних реаямов работы ГИТ с точки зрения нагрева и устойчивости плазмы ;іа основе ПИВІ:;
исследование методов увеличения времени существования плазмы в пинчевих разрядах и их использование в ГИТ;
исследование предварительного нагрева плазмы б тета-пинче и его влияния на условия развития разряда;
исследование свойств плазмы в самосхинакценея разряде методом оптической диагностики собственного излучения плазмы с высоким временным разрешением, и автоматизированным сбором и обработкой данных.
1. Проведены измерения параметров закорачивающего разрядника
с помощью автоматизированной системы измерений на основе персо
нального компьютера и получены результаты, позволившие произвести
оптимальный выбор режима работы закорачивающего разрядника в
установке "АМЦАБЗ-2" и увеличить время существования разряда.
-
Создана автоматизированная сильноточная установка "АКЦАБЗ-2" с системой управления режимами и контроля параметров для получения и исследования плазмы тета-пинча на основе персонального компьютера, что позволило повысить надежность работы установки и стабилизировать параметры получаемой плазмы.
-
Создана автоматизированная система сбора данный с диагностической аппаратуры установки "АИЦАБЗ-2" для измерения параметров плазмы методами оптической диагностики собственного излучения плазмы с высоким щ.менным разрешением.
4. С помощью автоматизированной системы управления, контроля
параметров и сбора, позволившей стабилизировать параметры плазмы
и производить количественный учет вклада энергии в плазму, полу
чены достоверные и высокоточные результаты о динамике электронной
температуры во время разряда тета-пинча в установке АКЦАБЗ-2.
Практическая ценность работы.
Результаты разработки и создания системы автоматизации установки "АМЦАБЗ-2" могут быть использованы для создания систем автоматизации более мощных установок получения плазмы.
Результаты исследования и применения закорачивающего разрядника в установке "АМЦАБЗ-2" могут быть использованы в других установках для увеличения времени существования плазмы.
Апробация работы.
Изложенные в диссертационной работе материалы докладывались на:
- IV Всесоюзной конференции по когерентной оптике и голографии, г. Куйбышев, 1986 г.
- I Всесоюзном совещании "Компьютерная оптика", г.
Звенигород, 19S6 г.
Всесоюзной конференции по вычислительной физике плазмы, г. Сухуми, 1988 г.
III Всесоюзной 'совещании "Компьютерная оптика", г. Сухуми, 1988 г.
- IV Всесоюзном совещании "Компьютерная оптика", г.
Тольятти, 1990 г.
- Конференции молодых физиков вузов Грузии, г. Тбилиси, 1980
г.
Публикации.
Основные положения и результаты диссертации опубликованы ь 9 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структури и оя-ьрм лиггрртяиии.
Диссертация состоит из сведения, четырех глав, заключения и
Содержит страниц текста. 28 рисунков, 5 таблиц и список
цитируемой литературы из 109 наименований.
