Формирование плазменного шнура многопробочной ловушки ГОЛ-3 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

На правах рукописи

ПОЛОСАТКИН Сергей Викторович

ФОРМИРОВАНИЕ ПЛАЗМЕННОГО ШНУРА МНОГОПРОБОЧНОЙ ЛОВУШКИ ГОЛ-3

01.04.08 - физика плазмы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

НОВОСИБИРСК - 2005

Работа выполнена в Институте ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН. НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

Бурдаков - доктор физико.-математических наук,

Александр Владимирович Институт ядерной физики

им. Г.И. Будкера СО РАН, г. Новосибирск. >

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: Князев - доктор физико-математических наук,

Борис Александрович профессор, Институт ядерной физики

им. Г.И. Будкера СО РАН, г. Новосибирск.

Архипов - кандидат физико-математических наук,

Николай Иванович ГНЦ РФ "Троицкий институт

инновационных и термоядерных исследований", г. Троицк.

ВЕДУЩАЯ - Институт сильноточной электроники

ОРГАНИЗАЦИЯ: СО РАН, г.Томск.

Защита диссертации состоится «_»_2005 г

в «_» часов на заседании диссертационного совета Д.003.016,01

Института ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН.

Адрес: 630090, Новосибирск-90, проспект академика Лаврентьева, 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЯФ им. Г.И.Будкера СО РАН.

Автореферат разослан: «_»_2005 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ.-мат. наук

А. А. Иванов

10 I

//6 04$-/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера (Новосибирск) ведутся эксперименты по нагреву и удержанию плазмы в открытой многопробочной ловушке ГОЛ-3 [1]. Плазма с плотностью 10 - 101бсм"3 нагревается с помощью релятивистского электронного пучка (1 МэВ, 30 кА, 8 мкс) с полным энергосодержанием до 200 кДж.

Электронный пучок за счет коллективного взаимодействия эффективно передает энергию электронам плазмы, так что к моменту окончания инжекции электронная температура достигает 2 кэВ. Полученные результаты позволили перейти к систематическому изучению нагрева и удержания ионной компоненты плазмы в многопробочной ловушке ГОЛ-3. Вместе с тем, проведение новых экспериментов потребовало существенной модернизации установки. Данная модернизация и являлась целью настоящей работы.

Диссертационная работа посвящена формированию плазменного шнура со свободными границами на установке ГОЛ-3. Актуальность данной проблемы состоит в следующем. На установках предыдущего поколения предварительная плазма создавалась либо разрядом типа Пенинга в диэлектрической камере, либо с помощью прямого разряда в металлической камере. Как правило, в таких экспериментах имелся прямой контакт плазмы с материальными электродами. На первой очереди установки ГОЛ-3-1 такими электродами служили, со стороны ускорителя - разделительная фольга, а со стороны приемника пучка - высоковольтный электрод прямого разряда.

Для экспериментов по нагреву плазмы с помощью релятивйстских электронных пучков такая конфигурация была достаточной, поскольку время жизни плазмы в ловушке было относительно небольшим. Однако при переходе на установке ГОЛ-3 к экспериментам с длительным удержанием горячей плазмы режим работы с разделительными фольгами оказался неприемлемым. Это связано с тем, что образующееся после испарения фольги облако плотной холодной плазмы распространяется вдоль магнитного поля с характерной скоростью 10б - 107см/с, тем самым определяя время существования горячей плазмы ~50 мкс. Температура в облаке, из-за ионизационного охлаждения, не превышает нескольких десятков электрон-вольт, что приводит к быстрому остыванию основной плазмы за счет электронной теплопроводности.

Таким образом, наличие разделительной фольги препятствовало проведению экспериментов по удержанию плазмы в многопробочной ловушке. Кроме того, необходимость ежедневного развакуумирования камеры для смены фольг определяла гт т""нт|' ГАПТОИТПИШ^ДйдоУ^гГт в плазме, что ограничивало экспериментальны! возММШНСМртанс зки. В

1 ' яя&в

.............——мм1

связи с этим возникла необходимость получения плазменного столба со свободными границами. Для создания такого столба необходимо было решить две основные задачи:

- создание требуемого для проведения экспериментов начального распределения концентрации газа по длине установке при сохранении высокого вакуума в диоде ускорителя;

- получение начальной токонесущей плазмы для компенсации тока электронного пучка в отсутствие расположенных в сечении пучка материальных электродов.

Для решения первой задачи была разработана система импульсного напуска газа в установку, обеспечивающая создание требуемого распределения начальной концентрации водорода по длине.

Для создания предварительной плазмы и обеспечения компенсации тока пучка был создан новый выходной источник Плазмы, модернизирована входная часть установки и проведена оптимизация параметров напуска газа в область сжатия пучка.

С целью повышения плотности плазмы выше 1016см-3 предложен и реализован метод инжекции твердотельных крупинок в плазму. Показано, что данная методика позволяет создавать локальные сгустки плазмы с высокой плотностью, которые эффективно нагреваются за счет передачи энергии от пучка и окружающей плазмы.

В результате установка ГОЛ-3 переведена в новый режим работы без непосредственного контакта плазмы с торцами многопробочной ловушки, характеризующийся высокой ионной температурой и временем удержания горячей плазмы.

Основными целями работы являлись следующие:

1. Создание источника предварительной плазмы и формирование с его помощью плазменного столба при отсутствии расположенных в сечении пучка электродов.

2. Создание системы импульсного напуска газа в вакуумную камеру установки ГОЛ-3, позволяющей формировать требуемые в эксперименте распределения начальной концентрации газа при сохранении высокого вакуума в диоде ускорителя.

3. Реализация метода инжекции твердотельных водородосодержащих крупинок для получения локальных плазменных сгустков высокой плотности.

Научная новизна работы

В результате работы создан источник плазмы для формирования на установке ГОЛ-3 плазменного столба, обеспечивающего устойчивую транспорти^в^путед та удержание плазмы в многопробочном магнитном

ПОЛе. | а»!

' <-.« V.

Разработана система импульсного напуска газа для создания требуемых в эксперименте начальных профилей плотности по длине установки.

Предложен и реализован метод инжекции твердотельных крупинок для создания сгустков плазмы с плотностью 101й-1017см~3. Показано, что плазма в создаваемых таким образом сгустках эффективно нагревается за счет эффекта двуступенчатого нагрева.

Научная и практическая ценность работы

В результате работы установка ГОЛ-3 переведена в новый режим без непосредственного контакта плазмы с материальными торцами ловушки. Использование разработанного нового источника плазмы позволило начать на установке исследования удержания плазмы в многопробочном магнитном поле. Эксперименты по удержанию горячей плотной плазмы в многопробочном магнитном поле проводятся впервые в мировой практике. Проведенная модернизация установки и оптимизация параметров эксперимента привели к существенному росту основных термоядерных параметров плазмы (ионная температура, время удержания), что делает концепцию открытых систем дня удержания плазмы более перспективной для создания энергетического термоядерного реактора.

На защиту выносятся следующие основные положения

1. Реализованная на установке ГОЛ-3 схема формирования начальной плазмы позволяет создавать плазменный столб с заданным распределением плотности по длине установки при сохранении высокого вакуума в области генерации электронного пучка.

2. Предварительная низкотемпературная плазма может быть получена в 12-метровой металлической камере при помощи специального прямого разряда. При этом высоковольтные электроды расположены вне области горячей плазмы, а для замыкания тока используется плотное газовое облако, обеспечивающее проводимость поперек магнитного поля.

3. Сильноточный электронный пучок может быть проведен через 12-метровыый плазменный столб в многопробочном магнитном поле. Для обеспечения макроскопической стабильности электронного пучка выходной плазменный узел генерирует встречный ток по плазме, так что запас устойчивости по отношению к критерию Крускала-Шафранова становится больше единицы.

4. Параметры предварительной плазмы позволяют проводить эксперименты по нагреву и последующему удержанию высокотемпературной плазмы с плотностью 1014 - 10 см"3 в многопробочной ловушке ГОЛ-3.

5. Инжекция водородосодержащих крупинок может быть использована для увеличения плотности плазмы в области пучково-плазменного взаимодействия, при этом происходит эффективная передача энергии от электронного пучка в плотный плазменный сгусток.

Апробация диссертации

Работы, положенные в основу диссертации, представлялись на Всероссийских конференциях по физике плазмы и УТС (1996-2004, г.Звенигород), X Конференции по диагностике высокотемпературной плазмы (2003, г.Троицк), Международных конференциях по открытым системам для удержания плазмы (1998 - Новосибирск, 2000 - Япония, 2002 - Корея, 2004 - Новосибирск), Европейских конференциях по физике плазмы (1998-2004).

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, разделенных на параграфы, и заключения. Текст диссертации содержит 118 страниц, 53 рисунка и 1 таблицу. В конце диссертации приведен список литературы из 100 названий.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении представлен обзор экспериментов по нагреву и удержанию плазмы в гофрированном магнитном поле, приведено описание и основные параметры многопробочной ловушки ГОД-3, дано обоснование задач, возникших при переходе к экспериментам по исследованию удержания горячей плазмы, сформулированы основные цели диссертации и приведено краткое изложение результатов работы.

В первой главе рассматривается сценарий эксперимента на многопробочной ловушке ГОЛ-3 и описывается диагностический комплекс установки. Увеличение температуры и времени удержания плазмы потребовало развития новых диагностик для исследования радиальной структуры плазменного столба, поперечных потерь энергии и динамики примесей. Такая информация о свойствах плазмы может быть получена из спектральных измерений динамики оптического излучения. Для анализа излучения плазмы на установке ГОЛ-3 был разработан спектрометр вакуумного ультрафиолетового излучения, обладающий пространственным и временным разрешением. Аналогичный прибор был изготовлен для использования на токамаке CASTOR (Institute of Plasma Physics, Prague), где применяется для исследования поперечной диффузии плазмы, а также в экспериментах по взаимодействию плазмы с поверхностью.

Для измерения электронной температуры и плотности плазмы применяется система томсоновского рассеяния излучения рубинового лазера. В работе дается описание диагностики, рассматривается методика обработки экспериментальных данных, приводятся примеры измерения параметров плазмы с помощью системы лазерного рассеяния в двух различных режимах работы установки - в создаваемой прямым разрядом предварительной плазме и в горячей плазме, нагреваемой электронным пучком.

Во второй главе приводится описание газовой системы установки ГОЛ-3. Во время проведения экспериментов плазменная камера установки заполняется рабочим газом (водородом или дейтерием) с концентрацией 1014 - 1015 см-3 (0.3 - 3 Па). В то же время остаточное давление в ускорителе не должно превышать Ю-2 Па для предотвращения пробоев в диоде. В предшествующих экспериментах вакуумные объемы ускорителя и плазменной части разделялись алюминированной пленкой из полипропилена, при этом газ напускался в установку с помощью палладиевого натекателя. Переход в бесфольговый режим потребовал существенной модификации системы газонапуска. Поскольку существующая система откачки не в состоянии обеспечить требуемый перепад давления стационарно, было принято решение использовать импульсный напуск газа. Для напуска применялись электромагнитные клапаны. Расположенный в центре установки клапан создавал квазиоднородное облако по всей длине установки, дополнительные клапаны использовались для создания локальных областей повышенной плотности.

Для определения начального распределения плотности водорода по длине установки была разработана методика измерения динамики концентрации газа в вакуумной камере установки. Проведенные измерения позволили определить режимы работы системы газонапуска, обеспечивающие требуемые в эксперименте распределения профиля плотности при сохранении высокого вакуума в генераторе электронного пучка.

Третья глава посвящена формированию столба токонесущей плазмы, необходимого для транспортировки электронного пучка и обеспечения устойчивости плазменного шнура на стадии удержания плазмы в многопробочной ловушке.

Для нагрева плазмы релятивистский электронный пучок, создаваемый генератором У-2, проводится через 12-метровую вакуумную камеру установки ГОЛ-3, при этом ток пучка существенно превышает предельный ток в плазме по отношению к развитию винтовой неустойчивости. В связи с этим, для обеспечения устойчивой транспортировки пучка необходима компенсация тока пучка встречным током по плазме. Эксперименты, проведенные на первой очереди установки, позволили сформулировать требования к предварительной плазме, выполнение которых позволяет добиться стабильной транспортировки пучка через плазму. Ток разряда должен протекать на всю длину установки, включая камеру компрессии пучка, и заполнять все сечение плазменного шнура, обеспечивая ионизацию плазмы вблизи оси установки. В момент инжекции ток предварительного разряда должен быть направлен навстречу току пучка, а его величина должна превосходить 1 кА. Для создания начальной плазмы, удовлетворяющей этим условиям, создан специальный источник плазмы, расположенный на выходе установки.

Разработанный источник позволяет формировать внутри металлической вакуумной камеры плазменный столб с током больше 1 кА, протекающим по всей длине установки, при плотности начального газа 10 - 5-Ю15 см"3. Электроды, служащие для зажигания разряда, вынесены за пределы области, занятой пучком, а поток энергии на приемник пучка уменьшен до уровня меньше порога разрушения материала поверхности. Для замыкания тока разряда в начале установки в камере сжатия электронного пучка создается плотное газовое облако, обеспечивающее протекание тока поперек магнитного поля.

Использование новой системы создания предварительной плазмы позволяет формировать плазменный шнур, не имеющий прямого контакта с материальными стенками. В результате, установка переведена в новый режим работы, характеризующийся высокой температурой и большим временем удержания плазмы.

В четвертой главе предложен метод инжекции твердотельных крупинок для создания сгустков плотной плазмы в многопробочной ловушке ГОЛ-3. Необходимость развития этого метода связана с тем, что при создании облаков плазмы с плотностью выше 1016см 3 возникает ряд трудностей. Во-первых, при высокой начальной плотности газа ток, создаваемый источником плазмы, становится недостаточным для компенсации тока пучка, и плазма становится неустойчивой. Во-вторых, наличие плотного газового облака на периферии плазменного шнура приводит к дополнительному охлаждению плазмы, а также препятствует использованию оптических и нейтральных диагностик. Для преодоления этих трудностей в работе предложено использовать для создания облаков плотной плазмы метод инжекции твердотельных водородосодержащих крупинок. Инжекция твердотельных крупинок используется для ввода вещества в плазму на многих термоядерных установках, как правило, для этих целей используются криогенные инжекторы, формирующие крупинки твердого водорода, инжектируемые в плазму со скоростью ~200 м/с. Особенности эксперимента на установке ГОЛ-3 позволяют существенно упростить схему инжекции крупинок. Во-первых, большая мощность нагрева плазмы позволяет использовать некриогенные водородосодержащие вещества (например, полиэтилен или дейтерид лития), при этом мощность радиационных потерь оказывается существенно меньше мощности нагрева. Во-вторых, крупинка может помещаться в нужную точку плазменного столба до начала нагрева, и следовательно не требуется большая скорость вбрасывания крупинки.

Для проверки возможностей использования инжекции крупинок в плазму был разработан электродинамический инжектор крупинок и проведена серия экспериментов по созданию плотных плазменных сгустков в плазме. Крупинка вещества с числом атомов масштаба Ю20 вводится в определенную точку по сечению плазменного столба. Во время инжекции релятивистского электронного пучка происходит объемное энерговыделение,

приводящее к взрывному испарению крупинки. При этом плотный слабоионизированный пар может распространяться на расстояние ~1 см поперек магнитного поля. После полной ионизации вещества образовавшаяся плотная плазма становится замагниченной, дальнейший ее нагрев происходит за счет передачи энергии от основной плазмы, при этом энергия ионов в плотном сгустке достигает 500 эВ.

В результате экспериментов показано, что инжекция твердых водородосодержащих крупинок является перспективным методом для создания локальных сгустков плазмы с плотностью 1016 - 1017см~3. Такие сгустки эффективно нагреваются за счет передачи энергии от надтепловых электронов и основной плазмы.

В заключении кратко перечислены основные результаты, представленные в диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Предложена и реализована на многопробочной ловушке ГОЛ-3 принципиально новая схема формирования предварительной токонесущей плазмы, включающая в себя новый узел создания предварительной плазмы и систему многоточечного импульсного напуска газа. Это позволило перейти к экспериментам без непосредственного контакта горячей плазмы с разрушаемыми в каждом импульсе торцами многопробочной ловушки. В результате были существенно улучшены вакуумные условия и производительность установки.

Проведены эксперименты по отработке системы создания предварительной плазмы и найдены условия для получения макроскопически устойчивой транспортировки пучка через многопробочную ловушку в диапазоне плотностей 1014 - 1017 см"3. Оптимизирован профиль и состав газа в основной плазме, в области сжатия и расширения релятивистского электронного пучка с целью получения максимального энергосодержания и времени жизни плазмы.

Подготовлены новые плазменные диагностики, в том числе:

• модернизированная система томсоновского рассеяния с рубиновым лазером;

• однокадровая ВУФ обскура;

• ВУФ спектрометр с пространственным разрешением. Разработанные спектрометры включены в состав диагностических комплексов токамака CASTOR и многопробочной ловушки ГОЛ-3.

Измерены параметры горячей плазмы, в том числе динамика плотности и температуры, спектр излучения плазмы, определены основные источники примесей.

Проведены эксперименты по взаимодействию плазмы с инжектируемыми в плазму крупинками. Определена динамика разлета крупинки и параметры плазмы в образующемся плотном сгустке.

7

Основные результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в следующих работах: *

1. A.V. Arzhantiikov, V.T. Astrelin, А.V. Burdakov, I.A. Ivanov, V.S. Koidan, S.A. Kuznetsov, V. V. Konyukhov, A.G. Makarov, KI. Melder, V.S. Nikolaev, S.A. Novozhilov, S.S. Perin, S. V. Polosatkin, V. V. Postupaev, A.F. Rovenskikh, A. V. Savchkov, S.L. Sinitsky. Recent results on the GOL-3-II facility. // Transactions of Fusion Technology. - 1999. - V. 35. - N. IT. - P.l 12-118.

2. V.V. Postupaev, A.V. Arzhannikov, V.T. Astrelin, A.M. Averkov, A.D. Beklemishev, A.V. Burdakov, I.A. Ivanov, V.S. Koidan, K.I. Mekler, S.V. Polosatkin, A.F. Rovenskikh, S.L. Sinitsky, E.R. Zubairov. Role of q profile for plasma confinement in the multimir-ror trap GOL-3.1 I Transactions of Fusion Science and Technology. - -2005. - V.47. - N. IT. - P.84.

3. Р.Ю. Акентьев, A.B. Аржанников, B.T. Астрелин, A.B. Бурдаков, И.А. Иванов, B.C. Койдан, К.И. Меклер, С.В. Полосаткин, В.В. Поступаев, А.Ф. Ровенских, СЛ. Синицкий. Экспериментальное исследование динамики испарения и разлета твердотельной крупинки в плазме, нагретой электронным пучком. // Физика плазмы, 2004. - Т.30. - N.1. -С. 11-20.

4. A.B. Аржанников, В.Т. Астрелин, A.B. Бурдаков, И.А. Иванов, B.C. Койдан, К.И. Меклер, С.В. Полосаткин, В В. Поступаев, А.Ф. Ровенских, СЛ. Синицкий. Прямое наблюдение аномально низкой продольной электронной теплопроводности во время коллективной релаксации сильноточного релятивистского электронного пучка в плазме. // Письма в ЖЭТФ. - 2004. - Т.77. - вып.7. - С.426.

5. Р.Ю. Акентьев, A.B. Бурдаков, И.А. Иванов, С.В. Полосаткин, В.В. Поступаев, А.Ф. Ровенских, A.A. Шошин. Спектроскопический комплекс для исследования плазмы на установке ГОЛ-3. // ПТЭ. - 2004. - N.2. -С.98.

6. A.B. Бурдаков, В. Вайнцеттл, В. Пиффл, С.В. Полосаткин, В.В. Поступаев. Комплекс изображающих диагностических приборов вакуумного ультрафиолетового излучения для многопробочной ловушки ГОЛ-3. // ПТЭ. - 2004. - N.2. - С. 109.

7. V. Weinzettl, А. Burdakov, V. Piffl S.V. Polosatkin Line Intensity Radial Profiles Evolution in VUV & XUV Spectral Range. // Proc.30th conference on plasma physics and controlled fusion, St.-Petersburg. - 2003.- PI-161.

8. A.V. Arzhannikov, V.T. Astrelin, A.V. Burdakov, I.A. Ivanov, V.S. Koidan, S.A. Kuznetsov, V.V. Konukhov, A.G. Makarov, K.I. Mekler, V.S. Nikolaev, S.A. Novozhilov, S.S. Perin, S. V. Polosatkin, V. V. Postupaev, A.F. Rovenskikh, A. V. Savchkov, S.L. Sinitsky. Plasma heating and confinement at the GOL-3-I1 facility. // Problems of atomic science and technology, Series Plasma Physics. - 2000. - N.6.

9. V. Weinzettl, A. Burdakov, V. Piffl, S. V. Polosatkin. Intensity radial profiles of VUV line radiation near the carbon target in hot plasma. // Czehoslovak journal of Physics. - 2004. - V.54. - P.C89-C93.

10. A. Burdakov, V. Piffl, S. Polosatkin, V Weinzettl. VUV imaging Seya-Namioka spectrometer. // Czechoslovak Journal of Physics. - 2002. - V.52. -Suppl.D. - P.D70-D76.

11. A.V. Burdakov, V. Piffl, S. Polosatkin, V.V. Postupaev, V. Weinzettl. Investigation of Impurity Dynamics at GOL-3 Facility. // Transactions of Fusion Science and Technology. - 2005. - V.47. - N.1T. - p.267.

12. I.A. Ivanov, A.V. Arzhannikov, V.T. Astrelin, A.V. Burdakov, V.S. Koidan, K.I. Mekler, S. Polosatkin, V. V. Postupaev, A.F. Rovenskikh, S.L. Sinitsky Spectroscopic measurements of Hot Plasma Temperature on the Multimirror Trap GOL-3. // Transactions of Fusion Science and Technology. - 2005. -V.47. - N.1T. - P.171.

13. A.V. Burdakov, V.S. Koidan, K.I. Mekler, S.Polosatkin, V.V. Postupaev, A.F.Rovenskikh 12-meter plasma column. - Новосибирск, 1999. -(Препринт/Ин-т ядерной физики СО РАН; 99-105).

14. V.T. Astrelin, A.V. Burdakov, V.S. Koidan, K.I. Mekler, S. Polosatkin, V.V. Postupaev, A.F. Rovenskikh. Long linear discharge in corrugated magnetic field. - Новосибирск, 2001. - (Препринт/Ин-т ядерной физики СО РАН; 01-17).

15. А.V. Arzhannikov, V.T. Astrelin, A.V. Burdakov, I.A. Ivanov, V.S. Koidan, S.A. Kuznetsov, V.V. Konyukhov, A.G. Makarov, K.I. Mekler, V.S. Nikolaev, S.A. Novozhilov, S.S. Perin, S.V. Polosatkin, V.V. Postupaev, A.F. Rovenskikh, A.V. Savchkov, S.L. Sinitsky. Recent results on plasma heating and improved confinement at the GOL-3-П facility. // Transactions of Fusion Science and Technology. - 2001. -V.39. -N.1T.- P. 17.

16. R.Yu. Akent'ev, A.V. Arzhannikov, V.T. Astrelin, A.V. Burdakov, I.A. Ivanov, M.V. Ivantsivskiy, V.S. Koidan, V.V. Konyukhov, A.G. Makarov, K.I. Mekler, S.S. Perin, S.V. Polosatkin, V.V. Postupaev, A.F. Rovenskikh, S.L. Sinitsky, V.D. Stepanov, Yu.S. Suljaev, Ed.R. Zubairov, A.A. Shoshin. Multimirror open trap GOL-3: Recent results. // Transactions of Fusion Science and Technology 2003 - V.43. - NIT. - P.30-36.

17. V.S. Koidan, A.V. Arzhannikov, V.T. Astrelin, A.V. Burdakov, G.E. Derevyankin, V.G. Ivanenko, M.V. Ivantsivsky, I.A. Ivanov, V.V. Konyukhov, S.A. Kuznetsov, A.G. Makarov, K.I. Mekler, V.S. Nikolaev, S.V. Polosatkin, V. V. Postupaev, A.F. Rovenskikh, A.A. Shoshin, S.L. Sinitsky, Yu.S. Sulyaev, Ed.R. Zubairov. Progress on Multimirror Trap GOL-3. // Transactions of Fusion Science and Technology. - 2005.-V.47. - N.1T.- P.35.

ПОЛОСАТКИН Сергей Викторович

Формирование плазменного шнура многопробочной ловушки ГОЛ-3

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физизко-математических наук

Сдано в набор 6.05.2005 г. Подписано к печати 6 05 2005 г. Формат 60x90 1/16 Объем 0,6 печ.л., 0,5 уч.-изд.л.

Тираж 100 экз. Бесплатно. Заказ № 24_

Обработано на ЮМ РС и отпечатано на ротапринте ИЯФ им. Г.И Будкера СО РАН, Новосибирск, 630090, пр Академика Лаврентьева, 11.

»

4

I

«

«

«

»

#11 513

РНБ Русский фонд

2006-4 10105

<

г

s*

Введение.

Глава 1. Экспериментальные условия установки ГОЛ-3.

1.1 Сценарий эксперимента.

1.2 Диагностический комплекс установки ГОЛ-3.

1.3 Спектрометр вакуумного ультрафиолетового излучения с пространственным разрешением.

1.4 Система томсоновского рассеяния рубинового лазера для измерения параметров плазмы.

Глава 2 Газовая система установки ГОЛ-3.

2.1 Импульсный напуск дейтерия в камеру ГОЛ-3.

2.2 Система измерения концентрации.

2.3 Начальное распределение концентрации газа.

2.4 Измерение концентрации примесей в плазме.

Глава 3 Формирование начальной токонесущей плазмы.

3.1 Требования к начальной плазме.

3.2 Конструкция источника плазмы.

3.3 Электротехническая схема разряда.

3.4 Обеспечение замыкания тока в камере сжатия пучка.

3.5 Влияние условий в области сжатия на нагрев и удержание плазмы.

3.6 Свойства плазмы.

3.7 Динамика энергосодержания плазмы в бесфольговом режиме.

Глава 4 Эксперименты с инжекцией твердотельных крупинок на установке ГОЛ-3.

4.1 Применение инжекции крупинок для создания плотных плазменных сгустков.

4.2 Постановка эксперимента и диагностики.

4.3 Общая картина образования и разлета плотного плазмоида.

4.4 Параметры сгустка плотной плазмы.

Одним из альтернативных подходов к решению проблемы магнитного термоядерного синтеза является разработка реактора на основе аксиально-симметричной многопробочной ловушки, идея которого предложена Г.И. Будкером, В.В. Мирновым и Д.Д. Рютовым [1]. Суть этого метода удержания плазмы заключается в том, что магнитное поле соленоида делается гофрированным, так что плазма, вытекающая из ловушки, проходит множество связанных пробкотронов. При этом происходит переход в новое качество: при определенных параметрах плазмы частицы захватываются в отдельные пробкотроны, а в целом плазма диффундирует сквозь такую систему, так что время жизни частиц существенно возрастает по сравнению с классическим. Метод многопробочного удержания частиц достаточно надежно обоснован как теоретически, так и экспериментально. На основе многопробочной ловушки был предложен проект гипотетического термоядерного реактора[2,3,4]. В нем горячая плазма с плотностью 1017 А Л

10 см" удерживается в соленоиде с гофрированным магнитным полем длиной масштаба 100 метров.

Для реализации проекта необходимо решить некоторые принципиальные проблемы. Одна из них связана с поперечным удержанием плазмы. Дело в том, что давление плазмы в такой системе намного превосходит давление магнитного поля, поэтому плазма должна фактически опираться на стенку внешней камеры. Теоретически было показано (см.[5]), что возможно эффективное удержание плазмы в системе с гофрированными стенками, повторяющими ход силовых линий магнитного поля. Экспериментальная проверка метода стеночного удержания горячей плазмы до сих пор не реализована.

Другой ключевой проблемой является обеспечение эффективного нагрева плотной плазмы до термоядерных температур (~10кэВ) в соленоиде. За время, меньшее, чем энергетическое времени жизни, необходимо вложить в плотную плазму энергию масштаба 100 МДж. Для этого требуются мощности нагрева в десятки гигаватт за времена в сотни микросекунд. Для решения этой задачи выгодно использовать мощные релятивистские электронные пучки (РЭП).

В основе метода нагрева плазмы с помощью электронных пучков лежит коллективное взаимодействие релятивистского пучка с плазмой. К настоящему времени существует множество теоретических и экспериментальных работ, посвященных исследованию физики взаимодействия пучков с плазмой (см., напр., [6,7], работы [8-18] и литературу к ним). Одним из направлений этих исследований является изучение взаимодействия мощных релятивистских электронных пучков (РЭП) с плазмой. Первые экспериментальные исследования по коллективному взаимодействию мощных РЭП с плазмой проводились с использованием пучков наносекундной длительности, энергосодержание которых не превышало нескольких килоджоулей. В работе [19] по инжекции РЭП в плазму с плотностью —10 см" была показана возможность релаксации мощного электронного пучка в плазме. Проводившиеся с начала 1970-х гг. на установке ИНАР [20] эксперименты были направлены на поиск условий эффективной бесстолкновительной релаксации пучка в существенно более плотной, по сравнению с экспериментами [19], плазме. Как известно из теории (см., напр., [16]), инкремент пучковой неустойчивости в кинетическом режиме существенно зависит от параметров эксперимента: г(О р п уАв2 где СОр - ленгмюровская частота плазмы, щ , у и @ - плотность, релятивистский фактор и угловой разброс пучка. В экспериментах было показано, что при увеличении плотности тока пучка (плотности пучка щ ), уменьшении углового разброса пучка ® С 1 возможен эффективный нагрев плазмы с плотностью до я—10 см" [21,22,23]. Тогда же были получены первые экспериментальные результаты, свидетельствующие о том, что механизмом торможения пучка является пучковая неустойчивость, приводящая к развитию интенсивных плазменных колебаний. Прямое наблюдение ленгмюровской турбулентности, а также других видов колебаний, было проведено на ныне действующей установке ГОЛ-М [25,26]. Различным аспектам физики взаимодействия РЭП с плазмой были посвящены эксперименты на других установках [27-42]. В целом к началу 80-годов было экспериментально продемонстрировано, что за счет коллективных эффектов наносекундные РЭП эффективно тормозятся в плазме с плотностью вплоть до 1-3 1015см~3, и соответственно передают свою энергию плазменным электронам. Например, на установке ИНАР-2 потери энергии пучка достигали 40% на длине всего 75 сантиметров, что в миллион раз эффективнее, чем при классическом торможении пучка в плазме [43, 44]. Основные результаты исследований по нагреву плазмы наносекундными электронными пучками содержатся в [45].

Новым этапом в исследовании пучково-плазменного взаимодействия стало создание генераторов релятивистских электронных пучков микросекундной длительности с воздушной изоляцией. На установке У-1- СПИН была продемонстрирована возможность получения электронного пучка с энергозапасом более 100 кДж, его сжатия и транспортировки в магнитном поле [46-49]. Аналогичный по параметрам ускоритель У-3 использовался для нагрева плазмы в длинном соленоиде на первой очереди установки ГОЛ-3 [50].

В настоящее время в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера (Новосибирск) ведутся эксперименты по нагреву и удержанию плазмы в открытой многопробочной ловушке ГОЛ-3 [51]. Схема установки приведена на рис.1. Магнитная система длиной около 18 м состоит из участка для транспортировки и компрессии греющего электронного пучка длиной около 4 м, основного соленоида длиной ~ 12м и расширителя с уменьшением поля с уменьшением поля в 40 раз. Плазма нагревается электронным пучком (1 МэВ, 30 кА, 8 мкс) с полным энергосодержанием до 200 кДж.

Электронный пучок за счет коллективного взаимодействия эффективно передает энергию электронам плазмы, так что к моменту окончания инжекции электронная температура достигает 2 кэВ [52]. Полученные результаты позволили перейти к систематическому изучению нагрева и удержания ионной компоненты плазмы в многопробочной ловушке ГОЛ-3. Вместе с тем, проведение новых экспериментов потребовало существенной модернизации установки.

Суть проблемы состоит в следующем. На установках предыдущего поколения предварительная плазма создавалась с помощью кольцевых плазменных пушек [42], разрядом типа Пенинга в диэлектрической камере ([53,54]), либо с помощью прямого разряда в металлической камере ([55,58]). Как правило, в таких экспериментах имелся прямой контакт плазмы с материальными электродами. На первой очереди установки ГОЛ-3-I такими электродами служили, со стороны ускорителя - разделительная фольга, а со стороны приемника пучка - высоковольтный электрод прямого разряда [69].

Для экспериментов по нагреву плазмы с помощью релятивистских электронных пучков такая конфигурация была достаточной, поскольку время жизни плазмы в ловушке было относительно небольшим. Однако при переходе на установке ГОЛ-3 к экспериментам с длительным удержанием горячей плазмы режим работы с разделительными фольгами оказался неприемлемым. Это связано с тем, что образующееся после испарения фольги облако плотной холодной плазмы распространяется вдоль магнитного поля с характерной скоростью 106-107см/с, тем самым определяя время существования горячей плазмы ~50 мкс. Температура в облаке, из-за ионизационного охлаждения, не превышает нескольких десятков электрон-вольт, что приводит к быстрому остыванию основной плазмы за счет электронной теплопроводности.

Таким образом, наличие разделительной фольги препятствовало проведению экспериментов по удержанию плазмы в многопробочной ловушке. Кроме того, необходимость ежедневного развакуумирования камеры для смены фольг определяла невозможность получения высокого вакуума и ограничивала экспериментальные возможности установки. В связи с этим возникла необходимость получения плазменного столба со свободными границами. Для создания такого столба необходимо было решить две основные задачи:

-создание требуемого для проведения экспериментов начального распределения концентрации газа по длине установке при сохранении высокого вакуума в диоде ускорителя;

-получение начальной токонесущей плазмы для компенсации тока электронного пучка в отсутствие расположенных в сечении пучка материальных электродов.

Для решения первой задачи была разработана система импульсного напуска газа в установку, обеспечивающая создание требуемого распределения начальной концентрации водорода по длине.

Для создания предварительной плазмы и обеспечения компенсации тока пучка был создан новый выходной источник плазмы, а также проведена модернизация входной части установки. В области сжатия пучка установлены графитовые лимитеры, на которые замыкается ток разряда. Проводимость плазмы поперек магнитного поля обеспечивается напуском плотного газового облака, параметры которого оптимизировались в серии специальных экспериментов.

Одним из существенных вопросов экспериментальной программы установки ГОЛ-3 является получение и нагрев плазмы с высокой см' ) плотностью. Повышение плотности приводит к увеличению скорости термоядерных реакций, и, как следствие, уменьшению габаритов потенциального реактора на основе многопробочной ловушки. В соответствии с формулой (1) при увеличении плотности плазмы эффективность пучково-плазменного взаимодействия падает. Для условий установки ГОЛ-3 электронный пучок к -J может передавать энергию плазме вплоть до плотности 5-10 см" . Для нагрева плазмы большей плотности предложен метод двухступенчатого нагрева [59], который состоит в том, что в основной плазме с умеренной плотностью (~1015см~3) создается локальный плотный плазменный сгусток. Релятивистский электронный пучок передает энергию основной плазме, которая, в свою очередь, за счет теплопроводности нагревает участок плотной плазмы.

При создании облаков плотной плазмы с помощью импульсного напуска газа возникает ряд трудностей. Во-первых, при высокой начальной плотности газа ток, создаваемый источником плазмы, становится недостаточным для компенсации тока пучка, и плазма становится неустойчивой [56]. Во-вторых, наличие плотной газового облака на периферии плазменного шнура приводит к дополнительному охлаждению плазмы, а также препятствует использованию оптических и нейтральных диагностик.

Для преодоления этих трудностей в работе предложено использовать для создания облаков плотной плазмы метод инжекции твердотельных водородосодержащих крупинок. Инжекция твердотельных крупинок используется для ввода вещества в плазму на многих термоядерных установках, как правило, для этих целей используются криогенные инжекторы, формирующие крупинки твердого водорода, инжектируемые в плазму со скоростью ~200 м/с. Особенности эксперимента на установке ГОЛ-3 позволяют существенно упростить схему инжекции крупинок. Во-первых, большая мощность нагрева плазмы позволяет использовать некриогенные водородосодержащие вещества (например, полиэтилен или дейтерид лития), при этом мощность радиационных потерь оказывается существенно меньше мощности нагрева. Во-вторых крупинка может помещаться в нужную точку плазменного столба до начала нагрева, и следовательно не требуется большая скорость вбрасывания крупинки.

Для проверки возможностей использования инжекции крупинок в плазму был разработан электродинамический инжектор крупинок и проведена серия экспериментов по созданию плотных плазменных сгустков в плазме [57]. Эксперименты показали, что метод инжекции крупинок позволяет создавать в плазме локальные сгустки с плотностью

1016-10 17см3, которые эффективно нагреваются за счет передачи энергии от основной плазмы.

В результате работы установка ГОЛ-3 переведена в новый режим работы без непосредственного контакта плазмы с торцами многопробочной ловушки, характеризующийся высокой ионной температурой и временем удержания горячей плазмы. Модернизация систем создания начальной плазмы и напуска газа позволила проводить эксперименты по нагреву и удержанию плазмы с плотностью 1014-10|7см"3 в гофрированном магнитном поле.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, в котором перечислены основные результаты работы. В первой главе рассматривается сценарий эксперимента на установке ГОЛ-3 и описываются специализированные диагностики, разработанные для определения параметров плазменного шнура.

Заключение

Предложена и реализована на многопробочной ловушке ГОЛ-3 принципиально новая схема формирования предварительной токонесущей плазмы, включающая в себя новый узел создания предварительной плазмы и систему многоточечного импульсного напуска газа. Это позволило перейти к экспериментам без непосредственного контакта горячей плазмы с разрушаемыми в каждом импульсе торцами многопробочной ловушки. В результате были существенно улучшены вакуумные условия и производительность установки.

Проведены эксперименты по отработке системы создания предварительной плазмы и найдены условия для получения макроскопически устойчивой транспортировки пучка через многопробочную ловушку в диапазоне плотностей 1014-1017 см'3. Оптимизирован профиль и состав газа в основной плазме, в области сжатия и расширения релятивистского электронного пучка с целью получения максимального энергосодержания и времени жизни плазмы.

Подготовлены новые плазменные диагностики, в том числе: модернизированная система томсоновского рассеяния с рубиновым лазером, однокадровая ВУФ обскура, ВУФ спектрометр с пространственным разрешением. Разработанные спектрометры включены в состав диагностических комплексов токамака CASTOR и многопробочной ловушки ГОЛ-3.

Измерены параметры горячей плазмы, в том числе динамика плотности и температуры, спектр излучения плазмы, определены основные источники примесей.

Проведены эксперименты по взаимодействию плазмы с инжектируемыми в плазму макрочастицами. Определена динамика разлета макрочастицы и параметры плазмы в образующемся плотном сгустке.

Благодарности

Результаты исследований, представленные в диссертации, в значительной степени являются плодами труда коллектива лаборатории 10 Института ядерной физики им.Будкера СО РАН. В связи с этим автор выражает глубокую признательность за научное сотрудничество и участие в проведении экспериментов на установке ГОЛ-3

A.В.Аржанникову, С.И.Синицкому, В.Т.Астрелину, В.Г.Иваненко, А.Ф.Ровенских, К.И.Меклеру, И.А.Иванову, А.Г.Макарову, Э.Р.Зубаирову, А.А.Шошину, Ю.С.Суляеву, С.А.Кузнецову, П.В.Калинину, В.Д.Степанову, М.В.Иванцивскому.

Автор благодарит за техническую поддержку, поддержание работоспособности установки ГОЛ-3 и помощь в изготовлении экспериментального оборудования

B.А.Расторопова, Е.В.Мостипанова, А.В.Кутовенко, Б.П.Заева, А.П.Муллина.

Автор благодарен коллегам из Института физики плазмы (Чехия) В.Пиффлу и В.Вайнцеттлу за совместную работу по развитию ВУФ спектроскопии на установках CASTOR и ГОЛ-3, и А.Ю.Заболоцкому за постоянные консультации по проведению расчетов динамики излучения из плазмы.

Наконец, автор выражает глубокую признательность своим научным руководителям А.В.Бурдакову и В.В.Поступаеву, а также В.С.Койдану за постоянную помощь, поддержку и внимание к работе.

1. Будкер Г. И., Мирное В. В., Рютов Д. Д. Влияние гофрировки магнитного поля на расширение и остывание плотной плазмы. // Письма в ЖЭТФ. — 1971,— Т. 14, —С. 320.

2. Budker G.I. Thermonuclear Fusion in Installations with a Dense Plasma. 11 Proc. 6th Europ. Conf. on Contr. Fusion and Plasma Physics. — Moscow, 1973. — V.2. — P.146-158.

3. Рютов Д. Д. Управляемый термоядерный синтез в плотной квазистационарной плазме // Успехи физ.наук. — 1975. — Т.116. -Вып.2. — С.341.

4. Knyazev В.А., Chebotaev P.Z. A pulsed multi-mirror fusion reactor: longitudinal confinement. // Nuclear Fusion. — 1984. — V.24. — P.555-563.

5. Векштейн Г.Е. Магнитотепловые процессы в плотной плазме. // Вопросы теории плазмы Вып.15.1987. — С.3-54.

6. Langmuir /. Scattering of Electrons in Ionized Gases. // Phys. Rev. — 1925. V.26.1. P.585-613.

7. Tonks L., Langmuir I. Oscillations in Ionized Gases. // Phys. Rev.— 1929. V.33.1. P.195-210.

8. Ахиезер А.И., Файнберг Я.Б. О высокочастотных колебаниях электронной плазмы. //ЖЭТФ.— 1951.— Т.21.—С.1262-1269.

9. Bohm D., Gross Е.Р. Theory of Plasma Oscillations. // Phys.Rev.— 1949,— V.75. —P.1851-1864.

10. Файнберг Я.Б. Взаимодействие пучков заряженных частиц с плазмой. // Атомная энергия.— 1961.— Т.П.— С.313.

11. Валлис Г., Зауэр К, Зюндер Д., Росинский С.Е., Рухадзе А.А., Рухлин В.Г. Инжекция сильноточных релятивистских электронных пучков в плазму и га.з. // УФН. —1974. —Т.113,— С.435-462.

12. Файнберг Я.Б., Шапиро В.Д., Шевченко В.И. К нелинейной теории взаимодействия с плазмой "моноэнергетического" пучка релятивистских электронов. // ЖЭТФ. — 1969. —Т.57. —С.966-977.

13. Судан Р.Н. Коллективное взаимодействие пучка с плазмой // Основы физики плазмы. Дополнение к второму тому. —М.: Энергоатомиздат.— 1984.— С.38-82.

14. Брейзман Б.Н. Коллективное взаимодействие релятивистских электронных пучков с плазмой // Вопросы теории плазмы, вып. 15.- М.: Энергоатомиздат.— 1987. — С.55-145.

15. Аржанников А.В., Бурдаков А.В., Койдан B.C., Конюхов В.В., Меклер К.К, Рогозин А.И. Увеличение эффективности взаимодействия сильноточного релятивистского электронного пучка с плазмой. // Письма в ЖЭТФ.— 1978.— Т.27.— С.173-176.

16. Arzhannikov A.V., Burdakov A.V., Burmasov V.S., Koidan V.S., Konyukhov V.V., Mekler K.I., Rogozin A.I., Vyacheslavov L.N. II Proc. 3rd Intern. Conf. on High Power Electron and Ion Beam Research and Technology. Novosibirsk.— 1979.— V.l.—P.29-42.

17. Arzhannikov A. V. , Burdakov A. V. , Koidan V. S., Vyacheslavov L.N. Physics of REB-plasma interaction. // Phisica Scripta. — 1982.— V.T2/2.— P.303. Бурмасов В. С., Вячеславов Л. Н., Кандауров И. В., Капитонов В.А., Конюхов

18. B.В., Кругляков Э.П., Мешков О.К, Подыминогин А. А., Санин А. Л., Семенов Е. П., Хилъченко А.Д., Цидулко Ю.А., Чхало Н.И. Первые эксперименты на установке ГОЛ-М. // ВАНТ, сер. Термоядерный синтез, —1987.— вып.2.—1. C.31-34.

19. Вячеславов Л. Н., Кандауров И. В., Кругляков Э. П., Лосев М.В., Мешков О.И., Санин А.Л. Прямое наблюдение ленгмюровской турбулентности в плазме методом лазерного рассеяния. // Письма в ЖЭТФ.— 1989.— Т.50.—вып.9.—С.379-381.

20. Burmasov VS., Khilchenko A.D., Kornilov V.A., Kruglyakov Eh.P., Lukyanov V.N., Podyminogin A.A., Tsidulko Yu.l, Vyacheslavov L.N. Plasma heating by REB in a long solenoid. // Plasma Physics and Controlled Fusion.— 1981.— V.I.— C.2.

21. Kapetanakos C.A., Hammer D.A. Plasma heating by an intense relativistic electron beam. // Appl. Phys. Lett.— 1973,— V.23.—N.I.— P. 17-19.

22. Miller P.A., Kuswa G. W. Plasma heating by an intense electron beam. // Phys. Rev. Lett.— 1973.— V.30 —N.20 —P.958-961.

23. VanDevender J.P., Kilkenny J.D., Dangor A.E. Ion heating by an intense relativistic electron beam. // Phys. Rev. Lett.— 1974.— V.33.— N.12.— P.689-692.

24. Клок О.Д., Кременцов В.И., Стрелков Л.С., Шкварунец А.Г. Инжекция релятивистского электронного пучка в плазму. // ЖЭТФ.— 1974.— Т.67.— N.4.— С.1401-1409.

25. Ргопо В., Ecker В., Bergstrom N., Benford J. Plasma-return current heating by relativistic electron beams. // Phys.Rev.Lett.— 1975.— V.35.— N.7.— P.438-441.

26. Okamura R., Kawashima N. Plasma heating by a short pulse width relativistic electron beam. // Phys. Lett.— 1975.— V.54A.— N. 1.— P. 101 -102.

27. Голованов Ю.П., Елагин Н.И., Закатов А.П., Кингсепп А.С., Плохое А.Г.

28. Релаксация релятивистского электронного пучка в неоднородной плазме. // Физика плазмы,— 1977.— Т.З.— N.3.—С.619-625.

29. Jurgens В., de Наап Р.Н., Нортап H.J., de Jagher Р.С. Energy distribution of a relativistic electron beam interacting with plasma. // Phys. Rev. Lett.— V.39.— N.15.— P.936-939.

30. Sethian J.D., Hammer D.A., Wharton C.B. Anomalous electron ion energy transfer in a relativistic-electron-beam-heated plasma. // Phys. Rev. Lett.—-1978,— V.40.— N.7.— P.451-454.

31. Sunka P., Jungwirth K., Kovaz I., Stockel J., Piffl V., Ullschmied J. Interaction of REB with a plasma cluster. //Proc. 3rd Intern. Topical Conf. on High-Power Electron and Ion Beam Research and Technology, Novosibirsk 1979. —V.l.— P.103-112.

32. Ткач Ю.В., Магда И.И., Скачек Г.В., Пушкарев С.С., Бондаренко В.А., Панасенко В. Д., Найстетер С. И. Релаксация сильноточного релятивистского электронного пучка в плазме. // Физика плазмы.— 1980.— Т.6.—N.3.—С.586-596.

33. Воропаев С. Г., Лебедев С. В., Чикунов В. В., Щеглов М. А. Получение микросекундного РЭП на двухмодульном LC-генераторе. // Письма в ЖТФ,— 1985.—Т.П.—С.267-270.

34. Воропаев С. Г., Князев Б. А., Койдан В. С, Конюхов В. В., Лебедев С. В., Меклер К. И., Николаев В. С., Смирнов А.В., Чикунов В.В., Щеглов М.А. Получение мощного микросекундного РЭП с высокой плотностью тока. // Письма в ЖТФ.— 1987,— Т.13.— С.431-435.

35. Князев Б.А. Магнитное сжатие и транспортировка микросекундногорелятивистского электронного пучка с высокой плотностью тока для нагрева плазмы в соленоидах: Дисс. на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук,. Новосибирск, 1991.

36. Поступаев В.В. Эксперименты по нагреву плазмы мощным пучком релятивистских электронов в пробкотроне: Дисс. на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, Новосибирск, 1995.

37. V.Weinzettl, A.Burdakov, V.Piffl S.V.Polosatkin Intensity radial profiles of VUV line radiation near the carbon target in hot plasma. // Czehoslovak journal of Physics.—2004,— V.54.— P.C89-C93.

38. A.Burdakov, V.Piffl, S.Polosatkin, V.Weinzettl VUV imaging Seya-Namioka spectrometer. // Czechoslovak Journal of Physics.—2002.— V.52.— Suppl.D.— P.D70-D76.

39. A. V. Burdakov, V. Piffl, S.Polosatkin, V. V. Postupaev, V. Weinzettl Investigation of Impurity Dynamics at GOL-3 Facility. // Transactions of Fusion Science and Technology.— 2005.—V.47 — N.1T.— p.267.

40. A. V. Burdakov, V.S. Koidan, K.I. Mekler, S.Polosatkin, V. V. Postupaev, A.F.Rovenskikh 12-meter plasma column.— Новосибирск, 1999.— (Препринт/Ин-т ядерной физики СО РАН; 99-105).

41. R.Yu.Akent'ev, A.V. Arzhannikov, V.T. Astrelin, A.V. Burdakov, I.A. Ivanov, , M.V.Ivantsivskiy, V.S. Koidan, V.V. Konyukhov, A.G.Makarov, K.I. Mekler,

42. S.S.Perin, S.V. Polosatkin, V.V.Postupaev, A.F.Rovenskikh, S.L. Sinitsky, V.D. Stepanov, Yu.S.Suljaev, Ed.R.Zubairov, A.A.Shoshin Multimirror open trap GOL-3: Recent results. // Transactions of Fusion Science and Technology 2003— V.43.— NIT.—P.30-36.

43. A.V.Burdakov, G.E.Derevyankin, V.S.Koidan, A.A.Shoshin, Yu.A.Trunev Study of charge-exchange neutrals emission from hot plasma at the multimirror trap GOL-3. // Transactions of Fusion Science and Technology. —2005. —V.47.— N.1T.— P.324.

44. A.V.Burdakov, A.C.England, C.S.Kim, V.S.Koidan, M.Kwon, V.V.Postupaev, A.F.Rovenskikh, Yu.S.Sulyaev Detection of fusion neutrons on the multimirror trap GOL-3. // Transactions of Fusion Science and Technology.— 2005. —V.47. — N.1T.— P.333.

45. А.Н.Зайделъ, Б.В.Шрейдер Спектроскопия вакуумного ультрафиолета. М., 1969.

46. А.А.Коротков, Я.Бадалец Использование ВУФ излучения для абсолютных измерений интенсивностей линий ионов легких примесей в плазме токамака КАСТОР-1, Отчет 9/85, Прага IPP С AS, 1985.

47. М.Е. Акопян, И.И. Балякин, Ф.И. Вилесов Вакуумный монохроматор МВ-3 // ПТЭ.— 1961.—N.6.— С.96.

48. А.Мишшет Оптика мягкого рентгеновского излучения, М., 1969.

49. А.Р.Стриганов, Г.А.Одинцова Таблицы спектральных линий атомов и ионов, М, 1982.

50. NIST atomic spectra database, http://www.physics.nist.gov.

51. Davies W, Ramsden S. Scattering of light from electrons in a plasma // Phys. Letters.—1964,—V.8.—N.3.—P.179.

52. C.W. Gowers, B.Brown, H.Fajemirokun, P.Nielsen, Y.Nizenko, B.Schunke Recent developments in LIDAR Thomson scattering measurements on JET (invited). // Rev. Sci. Instrum.—1995.—V.66.—N.l.— P.471.

53. T.Hatae, A.Nagashima, T.Kondoh, S.Kiamura, T.Kashiwabara, H.Yohida,O.Naito, K.Shimizu, O.Yamashita,, T.Sakuma YAG laser Thomson scattering diagnostic on the JT-60U. // Rev. of Sci. Instr.—1999. —V.70.— N.l.— P.772-775.

54. Л.Н.Вячеславов Метод томсоновского рассеяния в исследовании нагрева плазмы релятивистким электронным пучком: Дисс.на соискание ученой степени кандидата физ.-мат.наук, Новосибирск, 1984

55. А.В.Бурдаков, В.В.Поступаев, Е.П.Семенов Система измерения температуры плазмы по 90° томсоновскому рассеянию на установке ГОЛ-3.— Новосибирск, 1993.—(Препринт/Ин-т ядерной физики СО РАН; 93-20).

56. К. Аллен Астрофизические величины М. 1985.

57. Шеффилд Дж. Рассеяние электромагнитного излучения в плазме М.: Атомиздат, 1978.

58. Деревянкин Г., Дудников В., Журавлев П. Электромагнитный затвор для импульсного напуска газа. // ПТЭ— 1983— N.5.—С. 168.

59. P.Summers, H.Anderson et al. Electron and Neutral Interactions with Impurities in

60. KBehringer, Description of impurity transport code STRAHL. .— Culham, 1987,— (JET Joint Undertaking, JET-R(87)08).

61. H. Summers Atomic Data and Analysis Structure (ADAS). .— Culham, 1994.— (JET Joint Undertaking, JET-IR(94)06).

62. Астрелин B.T., Бурдаков А.В., Койдан B.C., Меклер К.И., Мельников П.К, Поступаев В.В., Щеглов М.А. Эксперименты по двухступенчатому нагреву плотной плазмы на установке ГОЛ-3. // ЖЭТФ.—1998. —вып.З.— Т.113.— С.897.