Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M"
The determination of the radial distributions of the radiation emissivity of the spectral lines relating to the working gas and impurities in the different ionization stages is an important object of the plasma spectroscopy diagnostics. The measured radiance chord distributions of the plasma in the...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2003 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2003
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110331 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M" / V.N. Bondarenko, V.G. Konovalov, S.A. Tsybenko, V.S. Voitsenya, E.D. Volkov // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 1. — С. 23-26. — Бібліогр.: 6 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-110331 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Bondarenko, V.N. Konovalov, V.G. Tsybenko, S.A. Voitsenya, V.S. Volkov, E.D. 2017-01-03T13:36:09Z 2017-01-03T13:36:09Z 2003 Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M" / V.N. Bondarenko, V.G. Konovalov, S.A. Tsybenko, V.S. Voitsenya, E.D. Volkov // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 1. — С. 23-26. — Бібліогр.: 6 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 52.55.Hc; 52.70.Kz https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110331 The determination of the radial distributions of the radiation emissivity of the spectral lines relating to the working gas and impurities in the different ionization stages is an important object of the plasma spectroscopy diagnostics. The measured radiance chord distributions of the plasma in the specified spectral lines serve as a basis to obtain the radial distributions of the atom and ion concentrations. For the axially asymmetric magnetic surfaces in the torsatron "Uragan-3М" (U-3M) the approach of Pearce is realized by the computer program in an interpretation of the data on the radiance measured along the slanting lines of sight. The volumetric constants were computed with an interval between the lines of sight equals to 1 mm along the vertical plasma diameter in the DD cross-section. Such a small step excludes the roughness of the constants interpolation when turning to the radial distributions. The set of the 19 nested magnetic surfaces was chosen as an optimal one compared to any other number in the range of 10-24 surfaces. The chord measurements of the plasma volume radiance were carried out in the regular working regimes of U-3M. Using the experimental chord distribution data, the radial distributions of the radiation emissivity of several spectral lines were obtained: Hα, CV, CIII, OV, OIV, OIII, OII, etc. In the paper the radial profiles of concentrations of C⁴⁺ and C²⁺ carbon ions and hydrogen atoms in the ground and in excited states were presented found from the radiation emissivity data. Одним з методів, використовуваних спектроскопічною діагностикою плазми в установках термоядерного синтезу, є визначення радіальних розподілів інтенсивності емісії спектральних ліній, що відносяться до робочого газу і домішок, які знаходяться на різних стадіях іонізації. Вимірювані хордові розподіли яскравості світіння плазми з застосуванням обраних спектральних ліній є основою для одержання радіальних розподілів концентрації атомів і іонів. Для аксиально-асимметричних магнітних поверхонь у торсатронi "Ураган-3М" (У3-М) підхід Пірса реалізується за допомогою комп'ютерної програми в інтерпретації нахилених ліній спостереження. Розрахунковий набір даних з 19 магнітними поверхнями був обраний як оптимальний з наборів з кількістю поверхонь 10–24. Хордові виміри яскравості з об’єму плазми проводилися в постійних робочих режимах "Урагану-3М". Використовуючи експериментальні дані хордових розподілів, були отримані радіальні розподіли інтенсивності емісії випромінювання спектральних ліній Hα, СV, СІІІ, OV, OІ, OІІІ, OІІ та ін. Радіальні профілі концентрації частинок в основному й у збудженому станах визначені для атомів водню й іонів вуглецю C⁴⁺, C²⁺ за даними інтенсивності випромінювання. Одним из методов, используемых спектроскопической диагностикой плазмы в установках термоядерного синтеза, является определение радиальных распределений интенсивности эмиссии спектральных линий, относящихся к рабочему газу и примесям, находящимся на различных стадиях ионизации. Измеряемые хордовые распределения яркости свечения плазмы с применением выбранных спектральных линий служат основой для получения радиальных распределений концентрации атомов и ионов. Для аксиально-асимметричных магнитных поверхностей в торсатроне "Ураган-3М" (У3-М) подход Пирса реализуется при помощи компьютерной программы в интерпретации наклонных линий наблюдения. Расчетный набор данных с 19 магнитными поверхностями был выбран как оптимальный из наборов с количеством поверхностей 10..24. Хордовые измерения яркости из объема плазмы проводились в постоянных рабочих режимах "Урагана-3М". Используя экспериментальные данные хордовых распределений, были получены радиальные распределения интенсивности эмиссии излучения спектральных линий Hα, СV, СIII, OV, OIV, OIII, OII и др. Радиальные профили концентрации частиц в основном и в возбужденном состояниях определены для атомов водорода и ионов углерода С⁴⁺, С²⁺ по данным интенсивности излучения. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Magnetic confinement Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M" Дослідження радіальних розподілів интенсивностей емісії спектральних ліній у торсатронi Ураган-3М Исследование радиальных распределений интенсивностей эмиссии спектральных линий в торсатроне Ураган-3М Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M" |
| spellingShingle |
Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M" Bondarenko, V.N. Konovalov, V.G. Tsybenko, S.A. Voitsenya, V.S. Volkov, E.D. Magnetic confinement |
| title_short |
Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M" |
| title_full |
Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M" |
| title_fullStr |
Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M" |
| title_full_unstemmed |
Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M" |
| title_sort |
investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "uragan - 3m" |
| author |
Bondarenko, V.N. Konovalov, V.G. Tsybenko, S.A. Voitsenya, V.S. Volkov, E.D. |
| author_facet |
Bondarenko, V.N. Konovalov, V.G. Tsybenko, S.A. Voitsenya, V.S. Volkov, E.D. |
| topic |
Magnetic confinement |
| topic_facet |
Magnetic confinement |
| publishDate |
2003 |
| language |
English |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Дослідження радіальних розподілів интенсивностей емісії спектральних ліній у торсатронi Ураган-3М Исследование радиальных распределений интенсивностей эмиссии спектральных линий в торсатроне Ураган-3М |
| description |
The determination of the radial distributions of the radiation emissivity of the spectral lines relating to the working gas and impurities in the different ionization stages is an important object of the plasma spectroscopy diagnostics. The measured radiance chord distributions of the plasma in the specified spectral lines serve as a basis to obtain the radial distributions of the atom and ion concentrations. For the axially asymmetric magnetic surfaces in the torsatron "Uragan-3М" (U-3M) the approach of Pearce is realized by the computer program in an interpretation of the data on the radiance measured along the slanting lines of sight. The volumetric constants were computed with an interval between the lines of sight equals to 1 mm along the vertical plasma diameter in the DD cross-section. Such a small step excludes the roughness of the constants interpolation when turning to the radial distributions. The set of the 19 nested magnetic surfaces was chosen as an optimal one compared to any other number in the range of 10-24 surfaces. The chord measurements of the plasma volume radiance were carried out in the regular working regimes of U-3M. Using the experimental chord distribution data, the radial distributions of the radiation emissivity of several spectral lines were obtained: Hα, CV, CIII, OV, OIV, OIII, OII, etc. In the paper the radial profiles of concentrations of C⁴⁺ and C²⁺ carbon ions and hydrogen atoms in the ground and in excited states were presented found from the radiation emissivity data.
Одним з методів, використовуваних спектроскопічною діагностикою плазми в установках термоядерного синтезу, є визначення радіальних розподілів інтенсивності емісії спектральних ліній, що відносяться до робочого газу і домішок, які знаходяться на різних стадіях іонізації. Вимірювані хордові розподіли яскравості світіння плазми з застосуванням обраних спектральних ліній є основою для одержання радіальних розподілів концентрації атомів і іонів. Для аксиально-асимметричних магнітних поверхонь у торсатронi "Ураган-3М" (У3-М) підхід Пірса реалізується за допомогою комп'ютерної програми в інтерпретації нахилених ліній спостереження. Розрахунковий набір даних з 19 магнітними поверхнями був обраний як оптимальний з наборів з кількістю поверхонь 10–24. Хордові виміри яскравості з об’єму плазми проводилися в постійних робочих режимах "Урагану-3М". Використовуючи експериментальні дані хордових розподілів, були отримані радіальні розподіли інтенсивності емісії випромінювання спектральних ліній Hα, СV, СІІІ, OV, OІ, OІІІ, OІІ та ін. Радіальні профілі концентрації частинок в основному й у збудженому станах визначені для атомів водню й іонів вуглецю C⁴⁺, C²⁺ за даними інтенсивності випромінювання.
Одним из методов, используемых спектроскопической диагностикой плазмы в установках термоядерного синтеза, является определение радиальных распределений интенсивности эмиссии спектральных линий, относящихся к рабочему газу и примесям, находящимся на различных стадиях ионизации. Измеряемые хордовые распределения яркости свечения плазмы с применением выбранных спектральных линий служат основой для получения радиальных распределений концентрации атомов и ионов. Для аксиально-асимметричных магнитных поверхностей в торсатроне "Ураган-3М" (У3-М) подход Пирса реализуется при помощи компьютерной программы в интерпретации наклонных линий наблюдения. Расчетный набор данных с 19 магнитными поверхностями был выбран как оптимальный из наборов с количеством поверхностей 10..24. Хордовые измерения яркости из объема плазмы проводились в постоянных рабочих режимах "Урагана-3М". Используя экспериментальные данные хордовых распределений, были получены радиальные распределения интенсивности эмиссии излучения спектральных линий Hα, СV, СIII, OV, OIV, OIII, OII и др. Радиальные профили концентрации частиц в основном и в возбужденном состояниях определены для атомов водорода и ионов углерода С⁴⁺, С²⁺ по данным интенсивности излучения.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110331 |
| citation_txt |
Investigation of radial distributions of spectral line radiation emissivities in torsatron "Uragan - 3M" / V.N. Bondarenko, V.G. Konovalov, S.A. Tsybenko, V.S. Voitsenya, E.D. Volkov // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 1. — С. 23-26. — Бібліогр.: 6 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT bondarenkovn investigationofradialdistributionsofspectrallineradiationemissivitiesintorsatronuragan3m AT konovalovvg investigationofradialdistributionsofspectrallineradiationemissivitiesintorsatronuragan3m AT tsybenkosa investigationofradialdistributionsofspectrallineradiationemissivitiesintorsatronuragan3m AT voitsenyavs investigationofradialdistributionsofspectrallineradiationemissivitiesintorsatronuragan3m AT volkoved investigationofradialdistributionsofspectrallineradiationemissivitiesintorsatronuragan3m AT bondarenkovn doslídžennâradíalʹnihrozpodílívintensivnosteiemísííspektralʹnihlíníiutorsatroniuragan3m AT konovalovvg doslídžennâradíalʹnihrozpodílívintensivnosteiemísííspektralʹnihlíníiutorsatroniuragan3m AT tsybenkosa doslídžennâradíalʹnihrozpodílívintensivnosteiemísííspektralʹnihlíníiutorsatroniuragan3m AT voitsenyavs doslídžennâradíalʹnihrozpodílívintensivnosteiemísííspektralʹnihlíníiutorsatroniuragan3m AT volkoved doslídžennâradíalʹnihrozpodílívintensivnosteiemísííspektralʹnihlíníiutorsatroniuragan3m AT bondarenkovn issledovanieradialʹnyhraspredeleniiintensivnosteiémissiispektralʹnyhliniivtorsatroneuragan3m AT konovalovvg issledovanieradialʹnyhraspredeleniiintensivnosteiémissiispektralʹnyhliniivtorsatroneuragan3m AT tsybenkosa issledovanieradialʹnyhraspredeleniiintensivnosteiémissiispektralʹnyhliniivtorsatroneuragan3m AT voitsenyavs issledovanieradialʹnyhraspredeleniiintensivnosteiémissiispektralʹnyhliniivtorsatroneuragan3m AT volkoved issledovanieradialʹnyhraspredeleniiintensivnosteiémissiispektralʹnyhliniivtorsatroneuragan3m |
| first_indexed |
2025-11-26T09:49:52Z |
| last_indexed |
2025-11-26T09:49:52Z |
| _version_ |
1850619814770376704 |
| fulltext |
INVESTIGATION OF RADIAL DISTRIBUTIONS OF SPECTRAL LINE
RADIATION EMISSIVITIES IN TORSATRON "URAGAN - 3M"
V.N. Bondarenko, V.G. Konovalov, S.A. Tsybenko, V.S. Voitsenya, E.D. Volkov,
IPP NSC KIPT, 61108, Kharkov, Ukraine
The determination of the radial distributions of the radiation emissivity of the spectral lines relating to the working
gas and impurities in the different ionization stages is an important object of the plasma spectroscopy diagnostics. The
measured radiance chord distributions of the plasma in the specified spectral lines serve as a basis to obtain the radial
distributions of the atom and ion concentrations. For the axially asymmetric magnetic surfaces in the torsatron "Uragan-
3М" (U-3M) the approach of Pearce is realized by the computer program in an interpretation of the data on the radiance
measured along the slanting lines of sight. The volumetric constants were computed with an interval between the lines
of sight equals to 1 mm along the vertical plasma diameter in the DD cross-section. Such a small step excludes the
roughness of the constants interpolation when turning to the radial distributions. The set of the 19 nested magnetic
surfaces was chosen as an optimal one compared to any other number in the range of 10-24 surfaces. The chord
measurements of the plasma volume radiance were carried out in the regular working regimes of U-3M. Using the
experimental chord distribution data, the radial distributions of the radiation emissivity of several spectral lines were
obtained: Hα, CV, CIII, OV, OIV, OIII, OII, etc. In the paper the radial profiles of concentrations of C4+ and C2+ carbon
ions and hydrogen atoms in the ground and in excited states were presented found from the radiation emissivity data.
PACS: 52.55.Hc; 52.70.Kz
1. INTRODUCTION
Many spectral methods are routinely used for the
plasma diagnosing in the fusion devices with magnetic
confinement of plasma. From a radial distribution of the
emissivity of different spectral lines the radial
distributions of important plasma parameters can be
obtained such as: the concentrations of working gas atoms
and impurity ions, the ion temperature, and, in some
cases, the electron temperature (by analysing the selected
spectral lines ratios). In addition, the time evolution of the
chord and radial distributions allows to control the
behavior of the working gas, the evolution of some
plasma instabilities and to define the impurity influx
localization. The radial distributions of the axially
symmetrical sources of light are obtained usually by the
methods of the abelization, such as the solution of the
Abel equation [1] or the solution of the system of linear
algebraic equations by the numerical method of Pearce
[1, 2]. In the torsatron U-3M all the poloidal cross-
sections of magnetic surfaces are not axially symmetric.
However, for U-3M magnetic configuration the numerical
method discussed in [1, p. 182] for the non-symmetry
case (so-called, Pearce approach) is acceptable. Within
this approach, all the plasma characteristics are
considered to be the constants inside every of 19
curvilinear ring zones. Besides, it was supposed that the
presence of the plasma does not distort essentially the
configuration of the vacuum magnetic surfaces.
2. EXPERIMENTAL SETUP
As Fig.1 shows, the plasma radiation at the chosen
spectral line in the visible and UV wavelength range
passes through the side quartz window (W) centered in
the poloidal cross-section DD, which is symmetrical
relatively to the central plane. Then it passes through the
optical tract: the lens (L) d94 mm, the monochomator (M)
of a MDR-23 type blocked with the photomultiplier (PM).
The PM signal was amplified and recorded. The chord
distributions of the plasma volume radiance for each
spectral line were obtained shot by shot for several
identical discharge pulses. In the plane of the DD cross-
section (Fig. 1), the geometric axis of the helical coils
specifies the origin of coordinates, with the vertical axis
OX and horizontal axis OY. The chord distribution of the
radiance is measured along OX as a function of a chord
height h from the torus central plane. The vertical stepped
scan of the sight chords is obtained by the lens
displacement. The plasma outermost vertical coordinates
are -145 mm and +145 mm. The vertical minor radius
serves here to plot the radial distributions.
3. PREPARATION OF THE VOLUMETRIC
CONSTANTS AND CREATION OF THE RADIAL
DISTRIBUTIONS OF SPECTRAL LINE
EMISSIVITIES
The constants of the volumetric elements aij for the DD
cross-section were prepared for the permanent use when
obtaining the emissivity radial distributions. Fig. 1*
shows the D-type ring zones, bounded by the smooth
magnetic surfaces that were calculated using the magnetic
field of equiform helical coils, without taking into account
the island structures. The developed here emissivity radial
distributions are of two types: the function of a ring zone
number K (K=1..19) is designated here as JK; the function
of a radius r is designated here as J(r). The chord
distribution of a radiance is named B(h).
The volumetric constants were computed by a program
along the respective slanting lines of sight (LOS). These
lines (total number 291) intersect a vertical diameter with
an interval of 1 mm. To test the availability of this
interval choice, a chain of computer reconstructions was
provided. After a substitution of a constant emissivity into
each K-th zone of JK, the resulting B(h) was calculated,
then it is reconstructed again into JK. The resulting error
in this chain has an appropriate value of 0,1 %. In a
variant with the minimal number of LOS (38–40) the test
showed an error up to 10 %. From several LOS, situated
between the pair of neighbor magnetic surfaces, the
optimal one was chosen during the tests.
* All Figures are presented in Figures Section
Problems of Atomic Science and Technology. 2003. № 1. Series: Plasma Physics (9). P. 23-26 23
In the Pearce method realization on the experimental
material, the standard solution of the linear equations system
yields the spectral line radiation emissivity JK dependence on
the rings numeration. Using the conventional relation between
the ring number and the ring edge vertical coordinate, the
radial distribution of J(r) along the vertical radius is obtained
from the distribution of JK by a standard procedure. The
experimental chord distributions were smoothed to acquire
information on the correct profiles of the radiance to be
operated in the radial distribution reconstruction.
4. RADIAL DISTRIBUTIONS OF SPECTRAL
LINE EMISSIVITY OF WORKING GAS AND
IMPURITIES
The chord measurements of plasma radiance for the
spectral lines were carried out in the regime of U-3M,
typical for the last campaigns: the toroidal magnetic field
7 kG, the power radiated by the RF-antenna PRF=200-300
kW, RF voltage applied to the antenna 8 kV, the
discharge pulse duration ~50 ms, the mean electron
density ne ~1.5·1012 cm-3, the working gas – hydrogen. In
such conditions the plasma is optically thin for all
emission under the investigation.
The stationary corona model was considered here as
basic, including the existence of the metastable states and
the different excitation and ionization processes of atoms
and ions [3, 4]. The radiance chord distributions for the
spectral lines Hα 656.3 nm, Hβ 486.1 nm, CII 514.5 nm,
CIII 464.7 nm and 229.7 nm, CIV 465.8 nm and 253.0
nm, CV 227.1 nm, OII 441.5 nm, OIII 376.0 nm, OIV
373.7 nm, OV 278.1 nm, etc. were obtained. The most
important lines are shown in Fig. 2b: the line Hα (656.3
nm) of the transition 3–2 with the upper level n=3, the
line CV (227.1 nm) of the transition 1s2p(3P2)–1s2s(3S1)
with the upper level named "5", the line CIII (464.7 nm)
of the transition 2s3p(3P2)–2s3s (3S1) with the upper level
named "9".
The radiance of the spectral lines B(h) in the absolute
units (photons·cm-2·s-1·sr-1) were obtained, using
calibration, based on the comparison with the emissivity
of the standard tungsten ribbon lamp. The data in Fig. 2a
are shown in the arbitrary units. The respective radial
distributions of emissivity J(r) were calculated in the
absolute units (photon·s-1·cm-3). Then the radial
distributions of the concentrations n*(r) of the excited
particles: hydrogen atoms, CV and CIII ions (Fig. 3) were
found by the expression n*(r)=J(r)/Aik, where Aik is a
spontaneous decay constant.
The shape of the distribution n3*(r) of H atoms excited
to the level n=3, related to the Hα line, has a small drop
near r~0. This shape is consistent with one, predicted by
the program on the plasma modeling, used in [5], for the
plasma conditions similar to the nowaday experiments
(the mean values: Te~300 eV, ne ~1.5·1012 cm-3), where
the influence of the H2 molecules dissociative excitation
was evaluated as significant for the plasma central region.
The radial distribution of the concentration of hydrogen
atoms in the ground state, nH(r), can be evaluated from the
radial distribution (Fig. 3) of excited H atoms, n3*(r). It is
assumed, that the level n=3 of H atom is populated,
mainly, by the two processes [3], the electron excitation
from the atom ground state:
e– + H → H*(n=3) + e– (1)
and the dissociation of excited molecules H2**:
e– + H2 → H2** → H*(n=3) + H*(n, l). (2)
The H atoms in the ground state with total concentration
nH are produced, mainly, due to three processes:
dissociation of H2 molecules, dissociation of molecular
ions H2
+, and from the charge exchange process, leading
to production of hot H atoms. Assuming that the
disposition of the H atom along the radius is negligibly
small during the time of a spontaneous decay, the quantity
of atoms in cm3, excited to the level n=3, accounting these
processes, is defined by the expression:
n3*=ne(<6va>nH + <6vm>nH2)/(A31+A32), (3)
where ne, nH, nH2 (cm–3) are: the density of electrons, the
concentrations of hydrogen atoms and molecules; <6va>,
<6vm> (cm3 · s–1) – rate coefficients for excitation of Hα by
the electron impact, respectively on H atoms and H2
molecules [3]; the constants Aik are taken from [6].
The radial distribution nH(r) of hydrogen atoms in the
ground state, shown in Fig. 4, is found from (3), using the
series of computed radial distributions:
(a) n3*(r) – the concentration distribution of H atoms,
excited to the level n=3, see Fig. 3;
(b) ne(r), Te(r) – the electron density and temperature
radial distributions, measured in the experiment;
(c) nH2(r) – the distribution of the concentration of
molecules in the axially asymmetric cross-section DD.
This distribution is transformed from the axially
symmetric distribution, calculated numerically by the
modeling program used in [5], with the experimental
ne(r), Te(r) parameters accepted. All the distributions a)–c)
correspond to the same time moment of the regular
working discharge, (Fig. 2b), taking into account the
independent measurements of ne and Te in plasma.
In Fig. 4 the radial distributions of the C2+ and C4+ ions
in the nonexcited state are shown, which were computed
from the radial distributions of excited ion concentrations
n*CIII(r) and n*CV(r), using the method and some
designations, described in [4].
The values of the averaged distributions of the excited
and nonexcited ions (respectively, <n*(r)>, <nz(r)>), and
the averaged ratio of <nz(r)/ne(r)> are given in the
Table. For comparison, the values for Hα are specified.
The averaging was taken over the plasma radius.
Table Average values from data of Fig. 3, 4.
<n*(r)>, cm-3 <nz(r)>, cm-3 <nz(r)/ne(r)>, %
CV 8.8·103 8·109 0.7
CIII 5.3·103 6.3·108 0.07
<nH*(3)(r)>,
cm-3
<nH(r)>,
cm-3
<nH(r)/ne(r)>, %
Hα 3.4·105 3.7·109 0.4
We used here the calculated magnetic surfaces, which
are idealized ones in comparison to those measured in the
experiment. Therefore the given radial profiles have the
character of estimation and are used for evaluation of
averaged concentrations. Also, the excitation function for
CIII 464.7 nm [4, p.7] is reliable at Te<160 eV, that
provides reasonable nz,CIII(r) distribution at radius value of
r≥4 cm (Fig. 4).
24
5. CONCLUSIONS
1. The program is developed for calculation of the radial
distributions of the line intensity using chord
measurements.
2. The obtained results look convincingly enough with
taking into account the independent measurements of ne(r)
and Te(r) in the U-3M plasma.
3. The procedure of the radial distribution calculation was
found to be useful for treatment of the diagnostic data
obtained in experiments on the U-3M torsatron.
REFERENCES
[1] E.I. Kuznetsov, D.A. Sheglov, Methods of diagnostics
of high-temperature plasma, Moscow, 1980 (in Russian).
[2] W.J. Pearce. Plasma jet temperature study, Wright Air
Development Center, WADC-TR-346, 1960.
[3] H.Tawara,Y.Itikawa et al, IPPJ-AM-46, Atomic data
involving hydrogens relevant to edge plasmas, 1986.
[4] N.M. Gegechkori et al. Optical investigations of light
impurities and transport processes in the T-10 peripheral
plasma. Preprint IAE-3467/7, Moscow, 1981(in Russian).
[5] E.D. Volkov, S.V. Kasilov et al, Fizika Plasmy, v.21,
№ 2, p.111-116, 1995 (in Russian).
[6] Sobelman I.I., Introduction into the theory of atomic
spectra, Moscow, 1977 (in Russian).
FIGURES SECTION
Fig. 1. The scheme of measurement of the emitted line
radiance chord distribution.
Fig.2. (a): time evolution of some signals. (b): chord
distributions of some spectral line radiances B(h).
Fig. 3. Radial distributions of concentrations n*(r) of the
excited radiants. For CIII the ordinate scale must be
divided by 55.
Fig. 4. Radial distributions of concentrations of
nonexcited H atoms, ions CV, and CIII. For CIII the
ordinate scale must be divided by 5
25
ДОСЛІДЖЕННЯ РАДІАЛЬНИХ РОЗПОДІЛІВ ИНТЕНСИВНОСТЕЙ ЕМІСІЇ
СПЕКТРАЛЬНИХ ЛІНІЙ У ТОРСАТРОНI УРАГАН-3М
В.H. Бондаренко, В.С. Войценя, Є.Д. Волков, В.Г. Коновалов, С.А. Цибенко
Одним з методів, використовуваних спектроскопічною діагностикою плазми в установках термоядерного
синтезу, є визначення радіальних розподілів інтенсивності емісії спектральних ліній, що відносяться до
робочого газу і домішок, які знаходяться на різних стадіях іонізації. Вимірювані хордові розподіли яскравості
світіння плазми з застосуванням обраних спектральних ліній є основою для одержання радіальних розподілів
концентрації атомів і іонів. Для аксиально-асимметричних магнітних поверхонь у торсатронi "Ураган-3М" (У3-
М) підхід Пірса реалізується за допомогою комп'ютерної програми в інтерпретації нахилених ліній
спостереження. Розрахунковий набір даних з 19 магнітними поверхнями був обраний як оптимальний з наборів
з кількістю поверхонь 10–24. Хордові виміри яскравості з об’єму плазми проводилися в постійних робочих
режимах "Урагану-3М". Використовуючи експериментальні дані хордових розподілів, були отримані радіальні
розподіли інтенсивності емісії випромінювання спектральних ліній Hα, СV, СІІІ, OV, OІ, OІІІ, OІІ та ін.
Радіальні профілі концентрації частинок в основному й у збудженому станах визначені для атомів водню й
іонів вуглецю C4+, C2+ за даними інтенсивності випромінювання.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЛЬНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ИНТЕНСИВНОСТЕЙ ЭМИССИИ
СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ В ТОРСАТРОНЕ УРАГАН-3М
В.H. Бондаренко, В.С. Войценя, Е.Д. Волков, В.Г. Коновалов, С.А. Цыбенко
Одним из методов, используемых спектроскопической диагностикой плазмы в установках термоядерного
синтеза, является определение радиальных распределений интенсивности эмиссии спектральных линий,
относящихся к рабочему газу и примесям, находящимся на различных стадиях ионизации. Измеряемые
хордовые распределения яркости свечения плазмы с применением выбранных спектральных линий служат
основой для получения радиальных распределений концентрации атомов и ионов. Для аксиально-
асимметричных магнитных поверхностей в торсатроне "Ураган-3М" (У3-М) подход Пирса реализуется при
помощи компьютерной программы в интерпретации наклонных линий наблюдения. Расчетный набор данных с
19 магнитными поверхностями был выбран как оптимальный из наборов с количеством поверхностей 10..24.
Хордовые измерения яркости из объема плазмы проводились в постоянных рабочих режимах "Урагана-3М".
Используя экспериментальные данные хордовых распределений, были получены радиальные распределения
интенсивности эмиссии излучения спектральных линий Hα, СV, СIII, OV, OIV, OIII, OII и др. Радиальные
профили концентрации частиц в основном и в возбужденном состояниях определены для атомов водорода и
ионов углерода С4+, С2+ по данным интенсивности излучения.
26
REFERENCES
Figures section
ДОСЛІДЖЕННЯ РАДІАЛЬНИХ РОЗПОДІЛІВ ИНТЕНСИВНОСТЕЙ ЕМІСІЇ
|