Nyalábemissziós spektroszkópia

A modern világ egyik legfontosabb megoldatlan problémája a tiszta, megbízható

és megújuló energiaforrások keresése. Erre, szinte a probléma első felvetődése

óta az egyik legbíztatóbb megoldás a magfúzió energiatermelésre való

hasznosítása volt. Ennek az opciónak viszont rengeteg technikai nehézsége van,

hiszen a fúziós reakció fenntartása 150 millió °C-os hőmérsékletű, plazma állapotú

üzemanyagot igényel és a magas hőmérséklet következtében, az említett

plazma tulajdonságainak és viselkedésének megfigyelése komplex technikai meg-

oldásokat igényel.

A nyaláb emissziós spektroszkópia (BES) egy lehetséges módszer a plazma

vizsgálatára, ami információt szolgáltat a plazma sűrűségi eloszlásáról, illetve

annak fluktuációról.[1] Ez olyan módon érhető el, hogy egy, egy vegyértékelektronnal

rendelkező, semleges atom-nyalábot lövünk a plazmába, amely azon való

áthaladása során fotonokat bocsájt ki az ionizációval és gerjesztődéssel járó

ütközések következtében. A cél az, hogy az így keletkezett emisszió detektálásával

információt szerezzünk a plazma sűrűségeloszlásáról. Ennek érdekében viszont

szükséges, hogy a szenzorokon érzékelt fény intenzitása és a plazma sűrűség köz-

ti összefüggést részletesen feltérképezzük.

Erre a célra, létrejött a RENATE BES modellező programcsomag [2], amely

egy ráta egyenlet rendszeren keresztül oldja meg az ütközési sugárzási modelljét

amely megadja a nyaláb menti emisszió eloszlást a plazma adott sűrűsége és

hőmérséklete mellett. Továbbá egy optikai modult is tartalmaz, amely meghatározza,

hogy ennek az emissziónak mekkora hányada kerül az egyes detektorok felületére.

A RENATE modellező program segítségével megvizsgáltam a plazma

sűrűségfluktuációk és a detektálható fényfluktuációk közti összefüggéseket.

Ennek érdekében készítettem egy programot, ami plazma profilokra ültet,

változtatható paraméterű fluktuációkat, majd a RENATE segítségével meghatározza

az egyes fluktuációk által indukált változást a szimulált fényválasz függvényben.

A fluktuáció válasz számolás segítségével megvizsgáltam a sűrűség-fényválasz

összefüggés linearitásának határait, illetve a mérési módszer hőmérséklet

fluktuációkra való érzékenységét. Megfigyeltem emellett még, hogy a BES során

felhasznált atomok minőségi különbségei milyen hatással vannak a kapott

válaszfüggvény tulajdonságaira.

Hivatkozások:

[1] D. M. Thomas et al. Fusion Sci. Technol. 53 487-527(2008)

[2] D. Guszejnov et al. Rev. Sci. Instrum. 83 113501 (2012)

szerző

Jutalom