Способ измерения тока в плазме,помещенной в магнитное поле Советский патент 1983 года по МПК G21B1/00 H05H1/00 

Изобретение относится к облает;; исследовг аий плазмы, в частности к способам измерения тока, протекающев плазме термоядерных установок тмпа токамака.

Извеотный способ кзмерения полг-ого тока токамака l основан на том, что протекающий через п.ггазму квазистационарный ток создает переменную магнитг-.ую индукцию, вызывающую появление тока в оХватглва-ацей токе,мак Иидуктивности (пояс РОГОЙСКОГО ,)К недостаткам этого способа относится невозможность локальных измерений токп в токамаке, т.е. одгЮй -;з наиболее харак-Хсристик разряда в токамаке.

Известен способ измерения тока в плазме, помещенной в магнитное поле путем пропускания через плазму луча элек1ромагнитного излучения и измерения фарадеевского вращения плоскоти поляризации 2 . Ток вызывает дополнительное магнитное поле, приводящее к вращению плоскости поляризации. Однако этот способ не позволяет проводить локальные измере-ггия тока.

Цель изобретения - создание способа локальных измерений тока.

Для достижения цели при измерении тока в плазме, помещенной Б магнитное поле, путем пропускания чере .плазму луча электромагнитного излучения выбирают значение частоты зондирующего электромагнитного излучения больше п-ой гармоники ,3,. максимальной электронной циклотронной частоты вдоль направления луча по касательной к СИЛОВЕЛМ линиям магнитного поля в точке измерения а ток определяют, зная плотность пл,--:змы, из различия величин поглоиения при взаимно противоположных направлениях зондирования.

На фиг.1 представлена одна из линий тока, совпадающая с силовой линией тороидального магнитного поля в плоскости тора главная ось тора О перпендикупярна плоскости чертежа /, на фиг.2 - график зависимости коэффициента поглощения от частоты генератора зондирующего излучения U).- при двух взаимно противоположных направленлях зондирования ( кривые 5 .и , 6 }.

Пунктирная линия на фиг,1 изображает зондирующий луч; 1 И 2 - приемник и излучатель электромагнитного излучения. В точке 3 производится измерение тока,, и она соответствует максимуму п-ой гармоники электронной циклотронной частоты пи) вдоль направления луч,:ч. Из:леияя положение луча Сна фиг . 1 эта ситуация показана слева), меняют точку измерения 4.

должен бы

Поперечники

а

ЛуЧсЗ.

MajLbiM: OK К ., где R - бо.достаточно тора , V

ПЮЙ радиус i:Ji,a, --,- тепловая

с - скорост

civopocTb электронов , светп . Это услопле обесттечивает воз:-ожность из.мсч-ениг-: с высоким пространств кшилм рапрешеьп-ем.

i;,33jjH He в поглощении появляется из-за цоппльровского сдвига частоты :;--тник ающего из-за движения плазмы ее чечоростью V ( :,лотнпсть тока плаГ.1; .ис;на.;п н,з скорости плазмы V и плотности Г1лазмы). выбрать Чистоту зондирования LJJ больше мак:; Iii.i,:, ль ной зле к ноЯ циклотронной частоты вддоль луча п(А,д , например и то бы коэОФип,иент поглощения fj отличался приб:шзительно в 3 раза от максммалы :;51-о 1 , то измеряя величину

, ч:г.)

U)- ми;.

УС V.

о

-4

ПО),

п 4 п

LI 4-2

1 скорость V , а следовательно, зная плотность плазмы, ток« Предлагаегчтый способ осуществляют следующим образом, например, для термоядерной установки токамак Т-10:

параметры Т-10; R 2 м; площадь сечения плазмы Ь плотность плазмы N 5-IQ CM ; температура электронов 1 КЭБ, магнитное поле 3 ; 5 т, полный ток Э-1 Ма .

При работе, наг-гример, на второй гар чонике имеем длину волны генера- 2 мм, размер луча (локальность измерений ) 2 см. Величина ,1. i Оценка проведена по следующей формуле ,;- 4 ,3 с /5у|- Не)

1з качестве генератора лучше всего использовать лампу обратной волны ( ЛОЕ. ,1 с электронной перестройкой ;астоты малой мощности (меньше 1 вт). В качестве излучателей и приемников можно ксггользовать стандартные волноЕзодкые элементы СВЧ-трактов (все укззан11ые изделия выпускаются промышле нностью СССР/.

Предложение позволяет производить уникальные, надежные, простые и дешевые,- по сравнению с другими диагностиками токамака, измерения распределения тока локально в пространстве и непрерывно во времени. К настояшеiviy моменту имеются только косвенные способы измерения распределения тока (на11рк ер; измеряя распределения плотности и тeгv1Гiepaтypы электронов, рассчитывают профиль тока I, которые используются в эксперименте. Наличие прямого способа измерения тока в любой точке плазмь токамака значительно увеличит инфopvsaтивкocть эксперимента и облегчит эксплуатацию устано зки.

, 1,

(О

rJWj

Ur

Риг.2

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА В ПЛАЗМЕ, ПОМЕЩЕННОЙ В МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, путем зондирования плазмы лучом электрсялагнитного излучения, о тличающийся тем, что с целью локальных измерений тока, выбирают значение частоты зондируннцего электромагнитного излучения больше г -ой гармоники максимальной электронной циклотронной частоты ВДОЛ1з направления луча по касательной к силовым линиям магнитного поля в точке измерения, измеряют поглощение электромагнитного излучения, а Ток определяют из различия величин поглощения при взаимно противоположных направлениях зондирования. СО С, 2 . ак 1С 00