BES diagnosztikai rendszer szimulációja, és egy lehetséges megvalósítás vizsgálata az ASDEX Upgrade tokamakon
BES diagnosztikai rendszer szimulációja, és egy lehetséges megvalósítás vizsgálata az ASDEX Upgrade tokamakon
Kovács Péter II. évf., Galgóczi Gábor II. évf.
Konzulens: Dr. Pokol Gergő, Nukleáris Technikai Intézet
Korunk egyik nagy problémája az energiaéhség kielégítése, melynek egyik lehetséges módja a fúziós energia felhasználása lenne. Ennek megoldásához többek közt a Németországban található ASDEX Upgrade tokamakon zajló kísérletek is hozzájárulnak.
A tokamakokban található plazma tanulmányozása meglehetősen nehéz feladat a nagy hőmérsékletnek és az erős mágneses mezőknek köszönhetően. Az egyik diagnosztikai rendszer az atomnyaláb emissziós spektroszkópia (BES). Ennek a működési elve az, hogy egy semleges atomnyalábot lövünk be a plazmába, ahol ez gerjesztődik, majd az emittált fényt mérjük. Ebből lehet következtetni az adott pontokban a sűrűségre. A fény méréséhez a plazmafluktuációk időbeli felbontásának érdekében egy nagyon gyors mintavételezésű kamerára van szükség.
Munkánk fő célja egy BES rendszer megvalósíthatóságának a vizsgálata az ASDEX Upgrade tokamakon, és egy, már más mérésben használt kamera alkalmasságának az eldöntése. Az első részében a RENATE (Rate Equations for Neutral Alkali-beam Technique) nevezetű szimulációs program segítségével kiszámítottuk, hogy hozzávetőlegesen mekkora mennyiségű foton várható a plazmából egy külső megfigyelő számára. A RENATE egy, az NTI által fejlesztett kód, specifikusan BES szimulációk elvégzésére, amit már több más tokamakra tervezett diagnosztikai rendszernél felhasználtak [1,3]. A számítások során több módosítást is eszközöltünk a programban, hogy minél pontosabb eredményt kaphassunk a várható ASDEX-beli körülményekről.
A munka második felében a már egy megépített gyors mintavételezésű (~MHz), de kis felbontású lavinadiódás kamera, és az azt tartalmazó optikai rendszer paramétereit mértük ki, többek között az érzékelők közti áthallást. A legfontosabb kimért adat a rendszer optikai érzékenysége volt, beleértve az adott szűrő karakterisztikájának spektrofotométerrel való kimérése. Ez a paraméter azért bír nagy fontossággal, mert miután ezt összehasonlítottuk a szimulációs eredményekkel, le tudtuk vonni a következtetést, hogy érdemes-e a kamerát az ASDEX Upgrade tokamakra elszállítani, hiszen ebből kiderült, hogy képes lenne-e a kívánt kísérletek elvégzésére, többek között plazma közepi sűrűségfluktuációk mérésére [2,3].
Irodalom:
1. Guszejnov Dávid, Pokol Gergő, Réfy Dániel, „A COMPASS tokamakra építendő atomnyaláb diagnosztika tervezésének támogatása szimulációk segítségével”, NUKLEON Paper 61.(2010).
2. Guszejnov Dávid, Pokol Gergő, Pusztai István, „A RENATE atomnyaláb diagnosztika szimuláció általánosítása és alkalmazása az ITER diagnosztikai nyalábjára”, NUKLEON 4:(2) Paper 87. (2011).
3. G.I. Pokol, S. Zoletnik, D. Dunia, „Fluctuation BES measurements with the ITER core CXRS prototype spectrometer”, Fusion Engineering and Design, Paper 10.1016/j.fusengdes.2013.02.171.(2013).
