Лаб. 9-0: Абдрашитов Г.Ф., Давыденко В.И., Дейчули П.П., Иванов А.А., Капитонов В.А., Подыминогин А.А., Шиховцев И.В.Лаб. 6-0: Авербух И.И., Колмогоров В.В., Медведко А.С., Шубин Е.И.Лаб. 1-4: Драничников А.Н.НКО: Дергачева О.М., Горбовский А.И., Кремянский В.Я., Мишагин В.В., Рухляда Л.П., Хрестолюбов В.С.

Диагностический инжектор атомов водородадля стелларатора Wendelstein 7-X.

План доклада

Введение

Конструкция и параметры диагностического инжектора

Ионный источник диагностического инжектора Прототип плазменного эмиттера на основе ВЧ разряда Исследование одноапертурной щелевой ИОС Заключение

Проект стелларатора Wendelstein 7-X

диаметр стелларатора 16 м длительность работы 30 минбольшой радиус плазмы 5.5 м ECR нагрев плазмы, 10MW 30 минмалый радиус плазмы 0.53 м ICR нагрев плазмы, 4MW 10 секмагнитное поле на оси до 3Т NBI нагрев плазмы, 5MW 10 сектемпература плазмы до 10 кэВ плотность плазмы до 3*10^20 м-3

Проект стелларатора Wendelstein 7-X

(плазма и магнитные катушки)

Основные параметры диагностического инжектора Рабочий газ Н2 ( D2 , He)Энергия пучка до 60 кэВИонный ток (H2) ~ 10 АПлотность ионного тока эмиттера ~100 мА/см^2

Эквивалентный ток атомов с полной энергией >2.5 АНачальный диаметр пучка 20 cмТип плазменного эмиттера ВЧ-разрядРабочая частота ~4 МГцПоглощ аемая ВЧ-мощ ность < 20 кВтИонно-оптическая система 4x-электродная / щ елеваяУгловая расходимость пучка ~0.7°Длительность импульса до 10 сРежим работы инжектора модулированныйСодержание атомов с полной энергией (по току) ~(65-75)%

Диагностический инжектор

Общий вид диагностического инжектора: 1 - ионный источник; 2 - юстировочное устройство и шибер;

3 - нейтрализатор; 4 - отклоняющий магнит; 5 - прицельная мишень; 6 - подвижной калориметр; 7 - вакуумный объем; 8 - крионасосы.

Диагностический инжектор на стеллараторе W7-X

Высокочастотный ионный источник

Ионный источник: 1 - плазменная камера; 2 - магнитная стенка; 3 - ионно-оптическая система;4 - экраны с пермаллоем; 5 - внешний железный экран.

Ионный источник

Проект щелевой ионно-оптической системы

6 м

етро

в

Центральная часть плазменной сетки

Прототип плазменного эмиттера

Плазменный эмиттер: 1 - керамическая разрядная камера; 2 - антенна; 3 - подвод газа; 4 - поджиг; 5 - постоянные магниты; 6 - магнитная стенка.

Плазменная камера ионного источника инжектора RuDI (внутренняя поверхность покрыта пластинами из ПНБ)

Плазменная камера

Профиль плотности ионного тока эмиттера

Основные параметры ВЧ разряда•Рабочая частота 4 МГц•Потребляемая плазмой мощность ~ 11 кВт•Амплитуда ВЧ-напряжения на антенне 4 кВ

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 1200

20

40

60

80

100

J,mA/cm2

R,mm

Электроды одноапертурной щелевой ИОС

Геометрия одноапертурной щелевой ИОС

1 2 3 4

Отверстие 4х20 мм, толщина электродов 2 мм, 4 мм, 4 мм, 2 мм, зазоры 2.6 мм, 7 мм, 1 мм. (Фаски и зазоры, как у ИОС инжектора RuDI).

Угловая расходимость пучка перпендикулярно щели

Зависимость угловой расходимости пучка поперек щели от тока пучка при различных вытягивающих напряжениях.

Зависимость угловой расходимости пучка от вытягивающего напряжения при различных токах пучка.

5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

70mA

65mA

60mA

55mA

50mA

49,5kV

U,kV

o

40 45 50 55 60 65 70 75

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

6.6kV

7.4kV

7.8kV

7kV

49,5kV

8.4kV

I,mA

o

Угловая расходимость пучка вдоль щели(оценка температуры ионов в разряде)

Красные точки - экспериментальные данные

Красная линия - сумма двух гауссовых кривых

(зеленая и синие линии)

Зеленая соответствует расходимости 0.4° (2.3 эВ)

Синяя соответствует расходимости 0.2° (0.6 эВ)

Среднеквадратичная расходимость 0.35°

Спасибо за внимание.