Режим с горячими ионами в сферическом токамаке Глобус-М2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследован нагрев плазмы одним и двумя инжекторами быстрых нейтральных атомов в сферическом токамаке Глобус-М2 при тороидальном магнитном поле 0.8–0.9 Тл и токе плазмы 0.35–0.4 МА. Измерение пространственных распределений температуры и концентрации электронов, выполненные диагностикой томсоновского рассеяния лазерного излучения, показало двукратный нагрев электронов плазмы при инжекции нейтральных частиц с энергией до 45 кэВ при мощности пучка 0.75 МВт по сравнению с омическим режимом. Дополнительное включение второго пучка с энергией частиц до 30 кэВ и мощностью до 0.5 МВт позволило получить режим с горячими ионами в диапазоне значений средней плотности плазмы 1.6–10 × 1019 м–3. По данным активной спектроскопии и корпускулярной диагностики температура ионов достигла величины 4 кэВ при плотности плазмы 8 × 1019 м–3 в горячей зоне, превысив температуру электронов более чем в 2.5 раза.

Об авторах

А. Ю. Яшин

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе; Политехнический университет Петра Великого

Email: yu.petrov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург; Россия, Санкт-Петербург

В. А. Соловей

НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ

Email: golubev_ma@pnpi.nrcki.ru
Россия, 188300, Гатчина

О. М. Скрекель

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: min-anat@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. М. Пономаренко

Политехнический университет Петра Великого

Email: yu.petrov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Петров

Институт Иоффе Российской академии наук

Email: yu.petrov@mail.ioffe.ru
194021, Санкт-Петербург, Россия

М. И. Патров

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: nightkeo@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

А. Н. Новохацкий

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: Nikolay.Khromov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Б. Минеев

АО “Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова (НИИЭФА)”,

Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Д. Мельник

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: bakharev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. В. Солоха

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: nightkeo@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Е. Е. Ткаченко

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: min-anat@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

К. Д. Шулятьев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: yu.petrov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Е. Шевелев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: yu.petrov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Ф. В. Чернышев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: bakharev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. А. Хромов

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: nightkeo@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Е. М. Хилькевич

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: yu.petrov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. А. Тюхменева

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: nightkeo@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

С. Ю. Толстяков

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: ermafin@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

В. А. Токарев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: min-anat@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

К. М. Лобанов

Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова (НИИЭФА)

Email: gleb.kurskiev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. В. Крикунов

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: yu.petrov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Н. Коновалов

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: yu.petrov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. О. Киселев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук

Email: pkorenev@ipu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. Н. Бахарев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Ю. Тельнова

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: min-anat@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Ю. В. Петров

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

И. В. Мирошников

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. Б. Минаев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. К. Гусев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. В. Сахаров

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. С. Жильцов

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: min-anat@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

П. Б. Щеголев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Кавин

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: gleb.kurskiev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. В. Ильясова

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: yu.petrov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. Г. Жилин

ООО “Иоффе Фьюжн Текноложи”,

Email: yu.petrov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. В. Дьяченко

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. Ю. Горяинов

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: nightkeo@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Воронин

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: nightkeo@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

В. И. Варфоломеев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

И. М. Балаченков

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук

Email: pkorenev@ipu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Г. С. Курскиев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Автор, ответственный за переписку.
Email: Vladimir.Minaev@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Kurskiev G.S., Bakharev N.N., Bulanin V.V., Cherny-shev F.V., Gusev V.K., Khromov N.A., Kiselev E.O., Minaev V.B., Miroshnikov I.V., Mukhin E.E., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Shchego-lev P.B., Sladkomedova A.D., Solokha V.V., Telnova A.Yu., Tolstyakov S.Yu., Tokarev V.A., Yashin A.Yu. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59. N. 6. 066032. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab15c5
  2. Kurskiev G.S., Gusev V.K., Sakharov N.V., Balachen-kov I.M., Bakharev N.N., Bulanin V.V., Chernyshev F.V., Kavin A.A., Kiselev E.O., Khromov N.A., Minaev V.B., Miroshnikov I.V., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Shchegolev P.B., Telnova A.Yu., Tokarev V.A., Tols-tyakov S.Yu., Tukhmeneva E.A., Varfolomeev V.I., Yashin A.Yu., Zhiltsov N.S. // Nucl. Fusion. 2021. V. 61. № 6. 064001. https://doi.org/10.1088/1741-4326/abe08c
  3. Valovič M., Akers R., Cunningham G., Garzotti L., Lloyd B., Muir D., Patel1 A., Taylor D., Turnyanskiy M., Walsh M. and the MAST team // Nucl. Fusion. 2009. V. 49. N. 7. 075016. https://doi.org/10.1088/0029-5515/49/7/075016
  4. Kaye S.M., Bell M.G., Bell R.E., Fredrickson E.D., LeBlanc B.P., Lee K.C., Lynch S., Sabbagh S.A. // Nucl. Fusion. 2006. V. 46. P. 848–857. https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/10/002
  5. Kaye S.M., Connor J.W., Roach C.M. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2021. V. 63. N 12. 123001. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ac2b38
  6. Kaye S.M., Gerhardt S., Guttenfelder W., Maingi R., Bell R.E., Diallo A., LeBlanc B.P., Podesta M. // Nucl. Fusion. 2013. V. 53. N. 063005. https://doi.org/10.1088/0029-5515/53/6/063005
  7. Valovič M., Akers R., de Bock M., McCone J., Gar-zotti L., Michael C., Naylor G., Patel A., Roach C.M., Scannell R., Turnyanskiy M., Wisse M., Guttenfelder W., Candy J. and the MAST team // Nucl. Fusion. 2011. V. 51. N.7. 073045. https://doi.org/10.1088/0029-5515/51/7/073045
  8. Doyle E.J., Houlberg W.A., Kamada Y., Mukhovatov V., Osborne T.H., Polevoi A., Bateman G., Connor J.W., Cordey J.G., Fujita T., Garbet X., Hahm T.S., Hor-ton L.D., Hubbard A.E., Imbeaux F., Jenko F., Kin-sey J.E., Kishimoto Y., Li J., Luce T.C., Martin Y., Ossipenko M., Parail V., Peeters A., Rhodes T.L., Rice J.E., Roach C.M., Rozhansky V., Ryter F., Saibene G., Sar-tori R., Sips A.C.C., Snipes J.A., Sugihara M., Synakowski E.J., Takenaga H., Takizuka T., Thomsen K., Wade M.R., Wilson H.R., ITPA Transport Physics Topical Group, ITPA Confinement Database and Modelling Topical Group and ITPA Pedestal and Edge Topical Group // Nucl. Fusion. 2007. V. 47. S18–S127. https://doi.org/10.1088/0029-5515/47/6/S02
  9. van Wyk F., Highcock E.G., Field A.R., Roach C.M., Schekochihin A.A., Parra F.I., Dorland W. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2017. V. 59. № 11. 114003. https://doi.org/10.1088/1361-6587/aa8484
  10. Telnova A.Yu., Kurskiev G.S., Miroshnikov I.V., Sakharov N.V., Kiselev E.O., Larionova M.M., Bakha-rev N.N., Larionova D.M., Gusev V.K., Khromov N.A., Minaev V.B., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Sladkomedo-va A.D., Shchegolev P.B., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Tukhmeneva E.A. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2020. V. 62. № 4. 045011. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ab6da5
  11. Tel’nova A.Yu., Miroshnikov I.V., Mitrankova M.M., Bakharev N.N., Gusev V.K., Zhil’tsov N.S., Kiselev E.O., Kurskiev G.S., Minaev V.B., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Shchegolev P.B., Tukhmeneva E.A. // Tech. Phys. Lett. 2021. V. 47. P. 470–473. https://doi.org/10.1134/S106378502105014X
  12. Galeev A.A., Sagdeev R.Z. Advances in plasma physics. New York.: John Wiley and Sons, Inc., 1976. V. 6. P. 311–420.
  13. Gusev V.K., Azizov E.A., Alekseev A.B., Arneman A.F., Bakharev N.N., Belyakov V.A., Bender S.E., Bondarchuk E.N., Bulanin V.V., Bykov A.S., Chernyshev F.V., Chugunov I.N., Dyachenko V.V., Filatov O.G., Iblyaminova A.D., Irzak M.A., Kavin A.A., Kurskiev G.S., Khitrov S.A., Khromov N.A., Kornev V.A., Krasnov S.V., Kuznetsov E.A., Labusov A.N., Larionov M.M., Loba-nov K.M., Malkov A.A., Melnik A.D., Minaev V.B., Mineev A.B., Mironov M.I., Miroshnikov I.V., Novokhat-sky A.N., Ovsyannikov A.D., Panasenkov A.A., Patrov M.I., Petrov M.P., Petrov Yu.V., Rozhansky V.A., Rozhdestvensky V.V., Saveliev A.N., Sakharov N.V., Shchegolev P.B., Shcherbinin O.N., Senichenkov I.Yu., Serge-ev V.Yu., Shevelev A.E., Stepanov A.Yu., Tanchuk V.N., Tolstyakov S.Yu., Varfolomeev V.I., Voronin A.V., Wag-ner F., Yagnov V.A., Yashin A.Yu., Zhilin E.G. // Nucl. Fusion. 2013. V. 53. № 9. 093013. https://doi.org/10.1088/0029-5515/53/9/093013
  14. Kiselev E.O., Bakharev N.N., Bulanin V.V., Gusev V.K., Khromov N.A., Kurskiev G.S., Minaev V.B., Miroshni-kov I.V., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Sakha-rov N.V., Schegolev P.B., Telnova A.Yu., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Tukhmeneva E.A., Yashin A.Yu. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1383. 012003. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1383/1/012003
  15. Kurskiev G.S., Gusev V.K., Sakharov N.V., Petrov Yu.V., Bakharev N.N., Balachenkov I.M., Bazhenov A.N., Chernyshev F.V., Khromov N.A., Kiselev E.O., Kriku-nov S.V., Minaev V.B., Miroshnikov I.V., Novokhat-skii A.N., Zhiltsov N.S., Mukhin E.E., Patrov M.I., Shulyatiev K.D., Shchegolev P.B., Skrekel O.M., Telno-va A.Yu., Tkachenko E.E., Tukhmeneva E.A., Toka-rev V.A., Tolstyakov S.Yu., Varfolomeev V.I., Voronin A.V., Goryainov V.Yu., Bulanin V.V., Petrov A.V., Ponomaren-ko A.M., Yashin A.Yu., Kavin A.A., Zhilin E.G., Solo-vey V.A. // Nucl. Fusion. 2022. V. 62. № 1. 016011. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac38c9
  16. Telnova A.Yu., Minaev V.B., Shchegolev P.B., Bakha-rev N.N., Shikhovtsev I.V., Varfolomeev V.I. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1400. 077015. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1400/7/077015
  17. Гусев В.К., Деч А.В., Есипов Л.А., Минаев В.Б., Барсуков А.Г., Игонькина Г.Б., Кузнецов В.В., Панасенков А.А., Соколов М.М., Тилинин Г.Н., Лупин А.В., Марков В.К. // ЖТФ. 2007. Т. 77. Вып. 9. С. 28–43. https://doi.org/10.1134/S1063784207090058
  18. Minaev V.B., Gusev V.K., Sakharov N.V., Varfolomeev V.I., Bakharev N.N., Belyakov V.A., Bondarchuk E.N., Brunkov P.N., Chernyshev F.V., Davydenko V.I., Dyachen-ko V.V., Kavin A.A., Khitrov S.A., Khromov N.A., Kise-lev E.O., Konovalov A.N., Kornev V.A., Kurskiev G.S., Labusov A.N., Melnik A.D., Mineev A.B., Mironov M.I., Miroshnikov I.V., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Rozhan-sky V.A., Saveliev A.N., Senichenkov I.Yu., Shchego-lev P.B., Shcherbinin O.N., Shikhovtsev I.V., Sladkomedova A.D., Solokha V.V., Tanchuk V.N., Telnova A.Yu., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Zhilin E.G. // Nucl. F-usion. 2017. V. 57. № 6. 066047. https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa69e0
  19. Vasiliev V.I., Kostsov Yu.A., Lobanov K.M., Makarova L.P., Mineev A.B., Gusev V.K., Levin R.G., Petrov Yu.V., Sakharov N.V. // Nucl. Fusion. 2006. V. 46. P. S625. https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/8/S08
  20. Сахаров Н.В., Воронин А.В., Гусев В.К., Кавин А.А., Каменщиков С.Н., Лобанов К.М., Минаев В.Б., Новохацкий А.Н., Патров М.И., Петров Ю.В., Щего-лев П.Б. // Физика плазмы. 2015. Т. 41. С. 1076
  21. Тельнова А.Ю., Минаев В.Б., Панасенков А.А., Щёголев П.Б. // Журнал технической физики. 2022. Т. 92. Вып. 4. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.04.52240.292-21
  22. Galkin S.A., Ivanov A.A., Medvedev S.Yu., Poshekho-nov Yu.Yu. // Nuclear Fusion. 1997. V. 37. № 10. P. 1455. https://doi.org/10.1088/0029-5515/37/10/I11
  23. Tkachenko E.E., Sakharov N.V., Kurskiev G.S. // 21st ISTW 2022 Book of Abstracts. P. 5.
  24. Курскиев Г.С., Жильцов Н.С., Коваль А.Н., Корнев А.Ф., Макаров А.М., Мухин Е.Е., Петров Ю.В., Саха-ров Н.В., Соловей В.А., Ткаченко Е.Е., Толстяков С.Ю., Чернаков П.В. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. Вып. 24. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.24.51799.19019
  25. Zhiltsov N.S. // 2022 submitted to Nuclear Fusion
  26. Avdeeva G.F., Miroshnikov I.V., Bakharev N.N., Kurskiev G.S., Patrov M.I., Sergeev V.Yu., Schegolev P.B. // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 666. 012002. https://doi.org/10.1088/1742-6596/666/1/012002
  27. Larionova M.M., Miroshnikov I.V., Gusev V.K., Mina-ev V.B., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Schegolev P.B., Telnova A.Yu., Bakharev N.N. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1400. № 7. 077018. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1400/7/077018
  28. Bakharev N.N., Chernyshev F.V., Gusev V.K., Kiselev E.O., Kurskiev G.S., Larionova M.M., Melnik A.D., Minaev V.B., Mironov M.I., Miroshnikov I.V., Petrov Yu.V., Sakha-rov N.V., Shchegolev P.B., Skrekel O.M., Telnova A.Yu., Tukhmeneva E.A., Varfolomeev V.I. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2020. V. 62. № 12. 125010. https://doi.org/10.1088/1361-6587/abbe32
  29. Скрекель О.М., Бахарев Н.Н., Варфоломеев В.И., Гусев В.К., Ильясова М.В., Тельнова А.Ю., Хильке-вич Е.М., Шевелев А.Е. // ЖТФ. 2021. Т. 92. Вып. 1. С. 32–35. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.01.51848.151-21
  30. Petrov Yu.V., Gusev V.K., Sakharov N.V., Minaev V.B., Varfolomeev V.I., Dyachenko V.V., Balachenkov I.M., Bakharev N.N., Bondarchuk E.N., Bulanin V.V., Chernyshev F.V., Iliasova M.V., Kavin A.A., Khilkevitch E.M., Khromov N.A., Kiselev E.O., Konovalov A.N., Kornev V.A., Krikunov S.V., Kurskiev G.S., Melnik A.D., Miroshni-kov I.V., Novokhatskii A.N., Zhiltsov N.S., Patrov M.I., Petrov A.V., Ponomarenko A.M., Shulyatiev K.D., Shchegolev P.B., Shevelev A.E., Skrekel O.M., Telno-va A.Yu., Tukhmeneva E.A., Tokarev V.A., Tolstya-kov S.Yu., Voronin A.V., Yashin A.Yu., Bagryansky P.A., Zhilin E.G., Goryainov V.A. // Nucl. Fusion. 2022. V. 62. № 4. 042009. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac27c7
  31. Pankin A., McCune D., Andre R., Bateman G., Kritz A. // Comput. Phys. Commun. 2004. T. 159. № 3. P. 157.https://doi.org/10.1016/j.cpc.2003.11.002
  32. Bakharev N.N., Chernyshev F.V., Goncharov P.R., Gu-sev V.K., Iblyaminova A.D., Kornev V.A., Kurskiev G.S., Melnik A.D., Minaev V.B., Mironov M.I., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Shchegolev P.B., Tolstya-kov S.Yu., Zadvitskiy G.V. // Nucl. Fusion. 2015. V. 55. № 4. 043023. https://doi.org/10.1088/0029-5515/55/4/043023
  33. Heidbrink W.W., Liu D., Luo Y., Ruskov E., Geiger B. // Comun. Comput. Phys. 2011. T. 10. C. 716. https://doi.org/10.4208/cicp.190810.080211a
  34. Pereverzev G., Yushmanov P.N. // Max-Plank Institute for Plasma Physics 2002 Max-Plank IPP Report 5/98 http://w3.pppl.gov/~hammett/work/2009/Astra_ocr.pdf
  35. Tukhmeneva E.A., Tolstyakov S.Yu., Kurskiev G.S., Gu-sev V.K., Minaev V.B., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Telnova A.Yu., Bakharev N.N., Shegolev P.B., Kiselev E.O. // Plasma Sci. Technol. 2019. V. 21(10). 105104. https://doi.org/10.1088/2058-6272/ab305f
  36. Houlberg W.A., Shaing K.C., Hirshman S.P., Zarn-storff M.C. // Phys. Plasmas. 1997. V. 4. 3230. https://doi.org/10.1063/1.872465
  37. Тюхменева Е.А., Бахарев Н.Н., Варфоломеев В.И., Гусев В.К., Жильцов Н.С., Киселев Е.О., Курскиев Г.С., Минаев В.Б., Петров Ю.В., Сахаров Н.В., Сладкомедова А.Д., Тельнова А.Ю., Толстяков С.Ю., Щеголев П.Б. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. Вып. 2. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.02.50537.18471

© Российская академия наук, 2023