КТМ ТОКАМАГІНІҢ ТОМСОН ШАШЫРАУ ДИАГНОСТИКАСЫНЫҢ КОНЦЕПТУАЛДЫҚ ДИЗАЙНЫ

Мақалада ҚТМ токамактағы плазманың электрондық тығыздығын өлшеуге арналған ТШД кешені қарастырылады. ҚTM плазмасының электрондық тығыздығын өлшеу бойынша алғашқы тәжірибелік нәтижелері және де ТШД құрамы ұсынылған, оларды орындау және орналастырудың техникалық ерекшеліктері талқыланады. ТШД құрылғылардың жұмыс істеу принципіне және диагностиканың токамакта орналасқан жеріне ерекше көңіл бөлінеді. КТМ токамағының конструктивтік ерекшеліктері мен қолданыстағы техникалық шектеулерді талдау нәтижесінде экваторлық жазықтықта тангенциалды зондтау сұлбасы ең сенімді және іс жүзінде іске асырылуы мүмкін нұсқа ретінде негізделіп таңдалды. Жүйеге қойылатын негізгі техникалық талаптар тұжырымдалды: электрондардың өлшенетін температура диапазоны 50–3100 эВ, тығыздықтар диапазоны 1·10¹⁹–2,5·10²⁰ м⁻³, сондай-ақ кемінде 10 кеңістіктік нүктеде тіркеу мүмкіндігі. Диагностикалық жабдықты орналастырудың әртүрлі сұлбалары, соның ішінде тік зондтау нұсқалары салыстырылып, бірқатар инженерлік және физикалық себептерге байланысты олардың КТМ-де жүзеге асырылмайтыны көрсетілді. Ұсынылған жүйелік компоновка юстировка дәлдігін, паразиттік сәулеленуден сенімді қорғанысты, сондай-ақ жоғары кеңістіктік айырымдылықты қамтамасыз етеді. Бұл жұмыс – КТМ токамағы үшін ғылыми-негізделген жобасы болып табылады. Жүйені іске асыру басқарылатын термоядролық синтез жағдайында плазма мен материалдарды зерттеу мақсатында КТМ токамағының диагностикалық мүмкіндіктерін едәуір кеңейтуге мүмкіндік береді.

1. B. Chektybayev, S. Zhunisbek, I. Tazhibayeva, D. Olkhovik, E. Batyrbekov, D. Zarva, A. Korovikov, A. Lee, V. Pavlov, E. Kashikbayev, A. Zhaksybayeva, A. Duisen. Overview of the first experiments at KTM tokamak to obtain plasma discharges // Fusion Engineering and Design. – Vol. 194. – Art. 113847.

2. B. Chektybayev, I. Tazhibayeva, E. Batyrbekov, Ye. Kashikbayev, D. Olkhovik, D. Zarva, A. Duisen, A. Zhaksybayeva. Improvement of plasma discharge performance at KTM tokamak // Fusion Engineering and Design. – Vol. 208. – Ar. 114684.

3. В. В. Солоха и др. Классификация краевых неустойчивостей на токамаке Глобус-М2 // Физика плазмы. – 2023. – Т. 49. – С. 322–331.

4. G.M. Asadulin, I.S. Bel’bas, A.V. Gorshkov Upgraded TV Thomson scattering system on the T-10 tokamak // Fusion Engineering and Design. – 2022.

5. Г.М. Асадулин, А.Н. Баженов, И.С. Бельбас, А.В. Горшков, А.Н. Коваль, Г.С. Курскиев и др. Испытание полихроматора для тангенциальной системы томсоновского рассеяния токамака Т-15МД в составе диагностики токамака Т-10 // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. – 2019. – Т. 42.

6. G. M. Asadulin, I. S. Bel’bas and A. V. Gorshkov Tangential System of Thomson Scattering for Tokamak T-15 // Physics of Atomic Nuclei. – 2017. – Vol. 80. – P. 137–1331.

7. G.S. Kurskiev, Al.P. Chernakov, V.A. Solovey [et al. Digital filter polychromator for Thomson scattering applications // Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A. – 2020. – Vol. 963.

8. Г.С. Курскиев, С.Ю. Толстяков, A.А. и др. Модернизация диагностики томсоновского рассеяния на токамаке Глобус-М // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. – 2012.

9. N.S. Zhiltsov, G.S. Kurskiev, E.E. Mukhin [et al. A note on measurement accuracy and thermal stability of filter polychromators for Thomson scattering diagnostics // Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A. – 2020. – Vol. 976.

10. Н. В. Ермаков, Н. С. Жильцов, Г. С. Курскиев, Е. Е. Мухин и др. Диагностика плазмы в диверторной области токамака Глобус-М2 методом томсоновского рассеяния // Физика Плазмы. – 2023. – Т. 49.

11. Н.С. Жильцов, Г.С. Курскиев и др. Диагностика томсоновского рассеяния для управления концентрацией плазмы токамака Глобус-М2 // Письма в ЖТФ. – 2023. – Т. 49.

12. Zhiltsov, N. S., Kurskiev, G. S., Tolstyakov, S. Y., Solovey, V. A., Koval, A. N., Tkachenko, E. E., ... & Yashin, A. Y. Thomson scattering diagnostics at the Globus-M2 tokamak // Fusion Engineering and Design. – 2025. – Vol. 211. – Art. 114753.

13. Asadulin G., Bel'bas I., Gorshkov A. 100-Hz Thomson scattering diagnostics on T-10 tokamak. – In: Proc. of 43rd European Physical Society Conf. on Plasma Physics, 2016.

14. Г.М. Асадулин, А.Н. Баженов, И.С. Бельбас и др. Тангенциальная система диагностики томсоновского рассеяния для токамака Т-15 // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. – 2016. – Т. 39, вып. 2.

15. Mухин E. E. и др. Диагностический комплекс томсоновского рассеяния для мониторинга электронного компонента плазмы в диверторной зоне токамака ИТЭР // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез. – 2010. – № 2. – С. 59–68.

16. Bassan M., Kurskiev G., et. al. Thomson scattering diagnostic systems in ITER // G. J. Instrum. – Vol. 11.

17. E Yatsuka, M Bassan, T Hatae, M Ishikawa, T Shimada, G Vayakis, M Walsh, R Scannell, R Huxford, P Bilkova et. al. Progresses in development of the ITER edge Thomson scattering system // JINST. – 2013. – Vol. 8.

18. E. Mukhin, R.A. Pitts, P. Andrew, P.V. Chernakov, L. Giudicotti et. al. Physical aspects of divertor Thomson scattering implementation on ITER // Nucl. Fusion. – 2014. – Vol. 54.

19. G.S. Kurskiev, P.A. Sdvizhenskii, M. Bassan et. al. A study of core Thomson scattering measurements in ITER using a multi-laser approach // Nucl. Fusion. – 2015. – Vol. 55.

20. Г.С. Курскиев, Н.С. Жильцов, А.Н. Коваль, А.Ф. Корнев, А.М. Макаров, Е.Е. Мухин, Ю.В. Петров и др. Измерение температуры электронов плазмы токамака Глобус-М2 методом мультилазерного томсоновского рассеяния // Письма в ЖТФ. –2021. – Т. 47.

21. Scannell. R. [et al. A 130 point Nd:YAG Thomson scattering diagnostic on MAST // Rev.Sci. Instrum. – 2010. – Vol. 81.

22. B. P. LeBlanc, R. E. Bell, D. W. Johnson, D. E. Hoffman, D. C. Long, and R. W. Palladino. Operation of the NSTX Thomson scattering system // Rev.Sci. Instrum. – 2003. – Vol. 74.