XXXIX Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 6 – 10 февраля 2012 г.

Прогресс в разработке диагностик плазмы ИТЭР

Задачи, стоящие перед диагностиками ИТЭР, во многом отличаются от задач, выполняемых ими на современных действующих установках. Сейчас с помощью диагностики в основном проводятся исследования плазмы, а диагностический комплекс ИТЭР, прежде всего, будет предназначен для управления установкой и обеспечения её безопасной эксплуатации, а также для получения и поддержания требуемых режимов работы. Непосредственно физические исследования и получение данных о параметрах термоядерной плазмы относятся на ИТЭР к второстепенным задачам, хотя не менее важным и сложным. В настоящее время заканчивается стадия защиты концептуальных проектов диагностик. Начат процесс подписания соглашений о поставке диагностик. Основные проблемы связаны с выбором элементов и материалов, которые позволят обеспечить надежную эксплуатацию диагностической аппаратуры в условиях ИТЭР на D-T стадии: длительность «импульса» до 1000 с, поток нейтронов на стенку на уровне 10¹⁴ н/см²с, магнитные поля в месте размещения детекторов до 2 Тл. Для оптических диагностик необходимо преодолеть проблемы, связанные с отражением яркого свечения диверторной плазмы от стенок основной камеры, а также деградации оптических элементов собирающих излучение из плазмы.

Для обеспечения надежности диагностические системы должны быть поэлементно протестированы на стендах, а прототипы критических элементов и детектирующая аппаратура испытаны на действующих плазменных установках. Обеспечение требуемого режима эксплуатации диагностик в ИТЭР должно быть подтверждено расчетами. Одной из наиболее актуальных инженерных задач является интеграция диагностик в ограниченном пространстве. В ИТЭР диагностики размещаются на трех уровнях: верхнем, экваториальном и нижнем (диверторном), внутри патрубков, а также непосредственно в вакуумной камере. Отметим, что в ИТЭР отсутствуют вертикально направленные патрубки, что затрудняет организацию измерений и обеспечение томографии.

Доклад посвящен прогрессу в разработке диагностики для ИТЭР в России. Диагностические системы, разрабатываемые в РФ (активная спектроскопия, рефлектометрия плазмы со стороны сильного магнитного поля, спектроскопия водородных линий; анализаторы атомов перезарядки, нейтронные диагностики, томсоновское рассеяние в диверторе и лазерная флюоресценция), предназначены для измерения важнейших параметров плазмы. Рассмотрен прогресс за год по основным направлениям работ:

- IO-DA активность по подготовке соглашений о поставке диагностических систем,

- Интеграция диагностик в порт-плагах и разработка интерфейсов,

- Инженерные работы по конструированию порт-плагов,

- Проектирование и изготовление макетов и прототипов элементов диагностик,

- Макетные испытания диагностических систем,

- Расчетно-аналитическое сопровождение проектов,

- Разработка систем сбора и обработки данных (CODAC).

Работа выполнена при поддержке государственной корпорации Росатом, контракт № Н.4к.52.90.11.1095 от 30.03.11 г.