Установка для отработки методов нагрева и оптимизации сценариев удержания высокотемпературной плазмы (ТУМАН-3М)

194021, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., дом 26

Описание установки

ТУМАН–3М представляет собой компактный токамак с малым аспектным отношением, предназначенный для исследования механизмов удержания и нагрева плазмы с целью создания массива данных, необходимых для сооружения реактора на основе реакции термоядерного синтеза. Уникальное сочетание гибкости экспериментальных сценариев, различных режимов нагрева и удержания плазмы и большого количества диагностик (как традиционных, так и уникальных) позволяет проводить на УНУ ТУМАН–3М эксперименты, нацеленные на решение разнообразных задач в области физики токамаков.

Основные характеристики

• большой радиус плазмы, R =0.53 м;
• малый радиус плазмы, a= 0.22 м;
• объем плазмы 0.5 м³;
• вытянутость плазмы в вертикальном направлении 1.0 (круглое сечение шнура, лимитерная конфигурация);
• рабочий ток плазмы до 0.18 МА;
• рабочее тороидальное магнитное поле на оси плазмы до BT=1 Тл;
• типичный запас устойчивости на границе шнура ~2.5-3.5;
• плотность плазмы 0.5–1.5×10¹⁹м^-3 в L–моде, 1.0–6.0×10¹⁹м^-3 в Н–моде

Режимы нагрева плазмы

• омический нагрев (ОН),
• инжекционный нагрев (NBI) с тангенциальным направлением инжекции атомного пучка по плазменному току (co-NBI) или навстречу ему (counter-NBI).

Режимы удержания

• L– и Н–мода. Оба режима могут быть реализованы как в ОН, так и в NBI сценариях.

Некоторые экспериментальные и диагностические методики

• Методика переключения режима удержания плазмы (инициирования LH-перехода) в токамаке с помощью импульсного газонапуска;
• Методика нагрева плазмы с помощью инжекции пучка атомов высокой энергии;
• Методика управления величиной и временной эволюцией тороидального магнитного поля в токамаке с помощью программированного разряда емкостных накопителей;
• Методика поддержания равновесия плазменного шнура в токамаке с помощью активной и пассивной систем управления;
• Методика модификации величины, пространственного распределения и временной эволюции плотности плазмы в токамаке с помощью инжекции водородных макрочастиц;
• Методика измерения плотности плазмы с помощью многоканальной СВЧ-интерферометрии;
• Методика измерения электронной температуры плазмы с помощью рассеяния лазерного излучения;
• Методика измерения ионной температуры плазмы с помощью анализа энергии атомов перезарядки;
• Методика измерения энергозапаса плазмы по диамагнитному эффекту;
• Методика исследования пространственно-временных характеристик низкочастотных (0–15кГц) МГД–колебаний в плазме токамака с помощью массивов магнитных зондов;
• Методика исследования пространственно-временных характеристик высокочастотных (20кГц–10МГц) МГД–колебаний альвфеноского диапазона с помощью массива внутрикамерных антенн;
• Методика измерения праметров периферийной плазмы (плотности, электронной темпрературы и др.) с помощью электростатических зондов;
• Методика исследования пространственного распределения и временной эволюции нейтронного излучения плазмы токамака;
• Методика измерения времени удержания быстрых ионов по нейтронному излучению плазмы;
• Методика измерения параметров флуктуаций электронной плотности по обратному рассеянию СВЧ–излучения;
• Методика измерения скорости полоидального вращения плазмы и ее колебаний (на частоте геодезической акустической моды) по обратному рассеянию СВЧ-излучения;
• Методика измерения параметров плазмы (электрического потенциала, радиального электрического поля и их флуктуаций) с помощью диагностического пучка тяжелых ионов (HIBP-диагностика);
• Методика измерения состава и эволюции примесей в плазме токамака с помощью оптической спектроскопии;
• Методика измерения скорости вращения плазмы с помощью оптической доплеровской спектроскопии;

Основные услуги

• Проведение экспериментальных исследований в различных режимах работы токамака ТУМАН–3М с использованием диагностического комплекса УНУ;
• Разработка, исследование и оптимизация различных систем, использующихся в экспериментах на токамаках, таких как система управления равновесием/положением шнура с обратной связью, система инжекционнго нагрева плазмы, система инжекции макрочастиц и тракт доставки макрочастицы, и т.п;
• Разработка, исследование и оптимизация диагностик и диагностических методик, применяемых для исследования плазмы на токамаках;
• Материаловедческие исследования (исследование воздействия потоков частиц и энергии из плазмы на образцы, детекторы и т.п.);
• Проведение практики студентов профильных специальностей вузов;
• Другие услуги, по договоренности с пользователями.

Раздел УНУ ТУМАН-3М