تخمین نیمه‌تحلیلی توزیع چگالی الکترونی پلاسما در توکامک‌هایی با تداخل‌سنج میکروموج وتر مرکزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته ای- پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

چکیده

روش تداخل­سنجی میکروموج، به‌عنوان یکی از معتبرترین روش­ها در اندازه­گیری چگالی الکترونی پلاسمای توکامک به شمار می­رود که در توکامک­های مختلفی در سراسر جهان استفاده می­شود. نوع ساده­تر تداخل­سنج­های میکروموج، تداخل­سنج میکروموج هموداین تک-کاناله یا وتر مرکزی نام دارد که با استفاده از آن می­توان متوسط خطی چگالی الکترونی را در طول یکی از وترهای سطح مقطع پلاسمای توکامک اندازه­گیری نمود. یکی از محدودیت­های تداخل­سنج­های وتر مرکزی این است که در آن­ها فقط قابلیت اندازه­گیری متوسط چگالی الکترونی وجود دارد و تشخیص توزیع فضایی چگالی امکان­پذیر نیست. در این مقاله روشی نیمه‌تحلیلی مبتنی بر تحلیل اختلاف فاز، جهت تخمین کیفی توزیع فضایی چگالی الکترونی در تداخل­سنج­های وتر مرکزی ارائه شده است. بر اساس مدل پیشنهادی، تعدادی پروفایل جهت توصیف کیفی توزیع چگالی الکترونی پلاسمای توکامک ارائه شده است. از مقایسۀ اختلاف فاز مدل­های ارائه شده با مقدار خطی حاصل از اندازه­گیری­ تجربی متوسط خطی چگالی در توکامک دماوند، مشخص شد که از میان مدل­های پیشنهادی، پروفایل ذوزنقه­ای در فرکانس­های بالا می­تواند تخمین کیفی مناسب­تری از توزیع چگالی الکترونی توکامک داشته باشد. از مدل ارائه شده می­توان جهت تخمین مقدماتی و در کنار
روش­های تکمیلی از جمله بازتاب­نگاری میکروموج و تداخل­سنج­های چند کاناله جهت تعیین توزیع فضایی چگالی الکترونی پلاسمای توکامک استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


  •  

    • Lochte- Holtgrevev, “Plasma diagnostics,” North-Holand Publishing Company, 1968.##
    • H. Hutchinson, “Principles of plasma diagnostics,” Cambridge university press, 1987.##
    • J. Hartfuss T. Geist, “Fusion Plasma Diagnostics with mm-Waves,” Wiley-VCH, 2013.##
    • Miyamoto, “Plasma physics and controlled nuclear fusion,” Springer, 2005.##
    • C. Efthimion, et. al., “1-millimeter wave interferometer for the measurement of line integral electron density on TFTR,” Rev. Sci. Instrum., vol. 56, pp. 908-910, 1985.##
    • Prentice, et. al., “A two color mm-wave interferometer for the JET divertor,” Rev. Sci. Instrum., vol. 66, pp. 1154-1158, 1995.##
    • J. A .Fessey, et. al., “Plasma electron density measurements from the JET 2 mm wave interferometer,” J. Phys. E., vol. 20, pp. 169- 174, 1987.##
    • Nabipour and M. Karimi, “The effect of the propagation mode of a laser wave in an interferometer diagnostics in determining of electron density of Damavand tokamak plasma and calculation of the measurement error,” J. Appl. Electrom., vol. 4, pp. 47-53, 2016. (In Persian)##
    • F. Chen, “Introduction to plasma physics and controlled fusion,” Springer, 2016.##
    • A. Bittencourt, “Fundamental of plasma physics,” Springer, 2004.##
    • The facility MI-1 for the determining average plasma density of Damavand tokamak, vol. I: “Common description,” RCC Kurchatov Institute: Moscow, 1995.##
    • The facility MI-1 for the determining average plasma density of Damavand tokamak, “Testing results of the facility MI-1 at the Damavand tokamak,” RCC Kurchatov Institute: vol. IV,  Moscow, 1995.##
    • L. Doane, E. Mazzucato, and G. L. Schmidt, “Plasma density measurements using FM–CW millimeter wave radar techniques,” Rev. Sci. Instrum., vol. 52, pp. 12-15, 1981.##
    • U. Bo, et. al., “The interaction of collisional plasma with microwave,” Plasma Sci. Technol., vol. 8, pp.         535-538, 2006.##
    • G. Swanson, “Plasma waves,” Springer, 2003.##