Atomnyaláb-emissziós mérés megvalósíthatósága az ITER tokamak diagnosztikai nyalábján
A fúziós energiatermelés megvalósulásához egy fontos lépcsőfok az ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) kísérleti fúziós berendezésnek a megépítése [1]. Ez egy szupravezető tokamak típusú berendezés, melyben a 150 millió °C-os plazma eléréséhez többek között nagy energiájú fűtőnyalábokat fognak alkalmazni. Ezen felül egy darab nagyságrendileg MW teljesítményű diagnosztikai nyalábot terveznek, melynek anyaga deutérium lesz [2]. Egy ilyen nagy energiájú nyalábot a plazmába lőve, annak részecskéi gerjesztett állapotba kerülnek a plazma részecskékkel való ütközést követően. Ezután spontán emisszió útján, Doppler-eltolódott fényt bocsát ki magából, melyet detektálni tudunk a megfelelő megfigyelőrendszerrel. Ezzel a módszerrel mérni, illetve vizsgálni tudjuk a plazma sűrűségét és a benne fellépő fluktuációkat. A nyalábemissziós spektroszkópia egyike azon kevés diagnosztikáknak melyek képesek vizsgálni ezeket.
Ez azért fontos, mert az ITER plazmájának a szélén jelentős transzportfolyamatokat tudunk ezzel megfigyelni, melyek lényegesen terhelhetik a divertort és a berendezés falát. Dolgozatomban ennek a mérési módszernek a megvalósíthatóságát vizsgáltam az ITER tokamak diagnosztikai nyalábján és ennek segítségével végeztem teljeskörű megfigyelési geometriaelemzést a 3-as ekvatoriális porton lévő plazmaszéli töltéscserediagnosztika felső megfigyelési pozíciójában elhelyezkedő megfigyelési rendszerrel. Elemeztem a rendszert térbeli és időbeli felbontás szempontjából, hogy megfelel-e a turbulens struktúrák karakterisztikus méreteihez képest.
A mérési módszer megvalósíthatóságát a RENATE (Rate Equation for Neutral Alkali beam TEchnique) [3] szimulációs program segítségével vizsgáltam a térbeli felbontást, illetve a detektált fénymennyiséget. Ezen geometriára a SOS (Simulation of Spectra) [4] szimulációs programot felhasználva megkaptam a kibocsátott fény spektrumát, mely alapján az optikai szűrést optimalizáltam. A módszer utolsó lépéseként pedig ellenőriztem, hogy megfelelő mennyiségű-e a detektált fotonáramunk a szűrést követően. Ennek eredményeképp teljes körűen tudtam jellemezni a megfigyelési geometriát.
[1] ITER Physics Basis Editors et. al. NF, 39, (1999), 2137–2638
[2] M. J. Singh et. al. New J. Phys. 19 (2017) 055004
[3] D. Guszejnov et.al. RSI, 83 (2012): 113 – 501
[4] G. I. Pokol et.al. FED, 88 (2013): 1386
