Vývoj diagnostického systému pro měření rotace plazmatu v tokamaku COMPASS

Vývoj diagnostického systému pro měření rotace plazmatu v tokamaku COMPASS Tomáš Odstrčil FJFI ČVUT Školitelka Diana Naidenková IPP CAS v.v.i Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 1

Motivace I • Rotace plazmatu • Vliv na stabilitu a dobu udržení plazmatu • Ovlivňuje profil a také střih • Vznik rotace • Spontánní • drift a následný drift • Roztáčení neutrálními svazky Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 2

Motivace II • Ovlivnění korelace mikronestabilit • Rychlost difúze • Vznik transportní bariéry a H-módu Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 2

Metoda měření • Dopplerův posuv spektrálních čar nečistot • Určení teploty iontů z dopplerovského rozšíření čar • Uhlík– CIII (C2+) - 4647,4650,4651 Å • Kyslík– OII (O1+) – 4650,4649,4642 Å • Očekávaný Dopplerův posuv je 0.01Å – 0.1Å Je nezbytné použít spektrometr s velkou disperzi Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 3

Schéma spektrometru Konkávní difrakční mřížky (2700 vrypů/ mm) s neekvidistantní vzdáleností vrypů Rowlandův kruh • Navržen pro vlnové délky kolem 4650 Å • Interval 20 Å • Rozlišovací schopnost (∆/)  22000 Odstranění některých optických vad a lepší disperze Rovné zrcadlo Vstupní štěrbina Výstupní ohnisková rovina Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 4

CCD kamera • Andor iXonDU-897E • EMCCD (ElectronMultiplyingChargeCoupled Device) • Zesílení signálu až 1000x lze detekovat jednotlivé fotony • Čip má 512x512 pixelů • Načítací rychlost 10MHz • 35-550 fps Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 5

Systém sběru signálu - vertikálně Zrcadlo, Z1 Zrcadlo, Z2 Teleskop Skleněné okénko Čočka Zrcadlo, Z3 SPEKTROMETR Poloidální řez COMPASSEM Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 6

Systém sběru signálu - horizontálně Skleněné okénko Zrcadlo, Z2 Teleskop Čočka Zrcadlo, Z3 SPEKTROMETR Poloidální řez COMPASSEM Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 7

Fotografie Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 8

Výsledky Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 9

Výsledky Spektrum z horizontálního portu Spektrum z vertikálního portu Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 10

Výsledky Spektrum z horizontálního portu Spektrum z vertikálního portu Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 11

Results Výsledky – Elektrické pole We observed BLUE shift • Elektrické pole Směr pohledu BT Poloidal Rotation is in Anti-clockwise direction Er R Rotation may be due to E r X B T Poloidální průřez COMPASSEM Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 13

Výsledky • Poloha neposunout čáry • Dopplerovsky posunutá čára: • Rozdíl: • Směr posunu • Disperze • 89,58 ± 0,22 pixelu • 91,45± 0,38 pixelu • 1,87± 0,44 pixelu • Červený posuv • -0.002747 Å/px RYCHLOST ROTACE: 3.31 ± 0.78 km/s Další výstřely o podobné konfiguraci: 3,8 ±1,2km/s; 3,3 ± 0.8km/s Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 12

Plány do budoucna I Z1 Z2 Teleskop Dělič svazku Z6 SPEKTROMETR čočka Teleskop Z4 Z5 CL Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 14

Plány do budoucna II Z1 Z2 Teleskop Z6 SPEKTROMETR Teleskop čočka Z4 Z5 CL Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 15

Plány do budoucna III Spektrální lampa Z6 SPEKTROMETR Teleskop čočka Z4 Z5 CL Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 16

Závěr • Pomocí spektrometru se možná podařilo změřit Dopplerův posuv • Při stávající konfiguraci nelze získat důvěryhodné výsledky • Posunutá i neposunutá čára musí být měřena naráz • Výsledky by šlo zlepšit pečlivou kalibrací spektrometru • Použít Ne nebo Cu, Fe spektrální lampu • U kvalitních výstřelů lze získat i časové rozlišení Děkuji za Vaši pozornost Zimní škola, 2011,FJFI, SLIDE # 17

Vývoj diagnostického systému pro měření rotace plazmatu v tokamaku COMPASS