温泉 7-X 星等离子体体上的气体喷射成像系统的实现
等离子体物理
2024-05-17 v1
摘要
已设计、构建、安装并运行了一套用于研究 W7-X 等离子体边界涡旋动力学的气体喷射成像 (GPI) 系统。该 GPI 系统解决了诸多针对长脉冲型超导装置如 W7-X 的挑战，包括等离子体与真空罩之间的长距离、等离子体与诊断端口之间的距离、W7-X 中不同磁构型的最后闭合等势面位置范围，以及对系统plasma面部组件热负荷的管理。该系统配备了一对“收敛-发散”喷嘴，用于局部部分准束喷射气体，喷射位置位于等离子体边界约 135 mm 的外辐射方向；配备了一个可弹出转向镜，用于从侧方观察喷射气体的发射（同时作为重新进入真空窗的闸门）；以及一个高通量光学系统，将与喷射气体与等离子体相互作用产生的可见光收集并沿水冷重新进入管道直接引导至 8×16 像素的高速相机探测器阵列。已使用 DEGAS 2 中性代码模拟 H (656 nm) 和 HeI (587 nm) 线发射，预期来自 H 和 He 喷气在 W7-X 中典型边缘等离子体轮廓内激发的线亮度，从而预测线亮度以降低系统灵敏度和场视野位置风险。W7-X 上 GPI 系统的运行显示出在场视野内最小扰动喷气时信号信噪比 (>100)。GPI 系统为 W7-X 边缘、边缘流出层以及构成岛屿分离器配置的磁岛区域内等离子体涡旋的二维 (径向和纬向) 动力学提供了详细测量。
引用
@article{arxiv.2405.09705,
title = {The Realization of a Gas Puff Imaging System on the Wendelstein 7-X Stellarator},
author = {J. L. Terry and A. von Stechow and S. G. Baek and S. B. Ballinger and O. Grulke and C. von Sehren and R. Laube and C. Killer and F. Scharmer and K. J. Brunner and J. Knauer and S. Bois and the W7-X Team},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.09705},
year = {2024}
}
备注
30 pages, 23 figures, submitted to Review of Scientific Instruments