Введение к работе
Актуальность темы. Наиболее значительные успехи в решении проблемы управляемого термоядерного синтеза достигнуты, в настоящее время, на установках типа токамак. Для изучения физики протекащих процессов, а тзкхе для выбора оптимальных режимов работы установки, требуются диагностические методы, позволяющие определять границу плазменного шнура, равновесный профиль тока и ряд интегральных параметров таких, как р , ї{і цч. Одним из основных методов диагностики равновесной плазмы тскамака является метод основанный на внешних магнитных измерениях, которые проводятся с помощью распределенных и локальных датчиков, расположенных на вакуумной камере или в тени .диафрагмы. Интерпретация результатов внешних магнитных измерений в наиболее полной постановке связана с решением обратных задач магнитостатики, относящихся к классу некоректних задач математической физика и решаемых численно с помоідью специальных регуляризкруи-щих алгоритмов. Разработка методов, сбеснечиващях высокую точность реконструкции равновесного профиля тока z границы плазмы в токамаке, является важной и актуальной задачей магнитной диагностики.
Цель работы.
-
Разработка методов определения" границы плазменного шнура сложной формы.
-
Разработка методов определения равновесной конфигурации плазмы в токамаке, наилучшим образом соответствующей полному набору внешних магнитных измерений, включая диамагниткыо.
-
Апробация разработанных методов магнитной диагностики в экспериментах на токамаке Туман-3.
Научная новизна и практическая ценность.
Разработаны новые методы, позволяющие по измеренным вне плазмы значениям компонент магнитного поля или потока определять границу плазменного шнура в токамаке в паузе меаду разрядами. Поскольку магнитная диагностика какдой установки имеет свои специфические особенности, связанные с размещением датчиков, их количеством и типом, в работе предлагается три различных метода реконструкции границы плазмы, учитывающие особенности токамаков Туман-3, T-I4, ITER. Разработанные методы пригодны как для лимитерных конфигураций с формой плазмы, близкой к кругу, так и для диверторных конфигураций с большой эллиптичностью и треугольностыс. Методы апробированы в экспериментах на токамаке Туман-3.
Разработан и исследован в численном эксперименте интегральный метод решения обратной задачи реконструкции МГД равновесия плазмы в токамаке по результатам внешних магнитных измерений, включающих диамагнитные измерения. В рамках принятых ограничений показана возможность получения единственного и устойчивого по отношению к ошибкам измерений решения рассматриваемой задачи. С помощью данного метода получена информация о профиле плазменного тока в токамаке Туман-3.
Для ЭВМ СМ-4, БЭСМ-6, IBM PC/AT создан комплекс программ, позволяющий в паузе меаду разрядами или после серии экспериментов определять эволюцию во времени таких параметров, как р , г{» Ц±1 Я' tE> границы плазмы, равновесного профиля тока.
Приведенные в диссертации метода и алгоритмы представляют практический интерес для диагностики плазмы в токамаке.
Основные полокения, выносимые на защиту.
1. Методы определения границы плазменного шнура в токама-
ке, основанные на моделях тороидальных гармоник, фиксированных и подвижных токовых колец.
-
Интегральный метод реконструкции равновесного профиля тока плазмы в токамаке из данных внешних магнитных измерений, включающих диамагнитные измерения.
-
Результаты применения разработанных методов магнитной диагностики в экспериментах на токамаке Туман-3.
Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ. Основные результаты работы докладовались на III Всесоюзной школе-конференции по современным методам магнитного удержания и диагностики плазмы (Харьков, 1982г.), на III Всесоюзной совещании по диагностики высокотемпературной плазмы (Дубна, 1983г.), на XII Европейской конференции по УТС и физике плазмы (Будапешт, 1985г.), на Научной сессии по физике плазмы и УТС (Звенигород, 1986,1987), на XV Европейской конференции' по УТС и нагреву плазмы (Дубровник, IS88).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 168 страниц машинописного текста, включая 44 рисунка, 3 таблицы и списка литературы из 108 наименований.
