Реферат: Обнаружительной способности спектроскопического метода обнаружения «точечной» микротечи воды по свечению газовой «шапки» над ней, возбуждаемой тлеющим разрядом


УДК 533.9(06) Физика плазмы

А.Б. Антипенков1, О.Н. Афонин, И.В. Визгалов2, В.Н. Колесников, В.А. Курнаев2

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва

1Germany, Institute of Technical Physics, Karlsruhe

2Московский инженерно-физический институт (государственный университет)


Метод Обнаружения микротечей воды

в камере токамака ИТЭР


Проведены расчеты обнаружительной способности спектроскопического метода обнаружения «точечной» микротечи воды по свечению газовой «шапки» над ней, возбуждаемой тлеющим разрядом. Реальность оптического эффекта качественно подтверждена экспериментами на установке ПР-2.


Проблема оперативного обнаружения микротечей в камере ITER была отмечена в заключительном отчете по техническому проекту [1] как одна из существенных задач, не получивших пока достаточного решения. Здесь имеются в виду микротечи в системе охлаждения, через которые происходит натекание паров воды. В отчете установлена предельно допустимая глобальная граница натекания на уровне 10-7 Пам3с-1, обусловленная требованием поддержания должной чистоты плазмы. Но поскольку камера состоит из примерно 103 индивидуальных частей, вероятность образования микротечей в которых принята в первом приближении сопоставимой, то возникает дополнительное требование: натекание в каждой такой части не должно превышать 10-10 Пам3с-1 (или 41010 с-1). Тем самым задан необходимый уровень обнаружительной способности системы поиска, измерения и мониторинга микротечей, которую следует создать.

В [2, 3] мы отметили принципиальную возможность достижения требуемых значений обнаружительной способности и пространственного разрешения путем измерения интенсивности излучения в 0-0 полосе радикала OH*, возбуждаемой в газовой «шапке» над течью тлеющим разрядом.

В [2] было установлено, что в типичных условиях ИТЭР при давлении воды в системе охлаждения камеры 4 МПа, температуре 450 К и длине цилиндрического канала отверстия 1 см скорость поступления воды составит 10-8 Пам3с через отверстие радиусом 0,1 мкм и 10-10 Пам3с через отверстие 0,03 мкм. Таким образом, основной интерес представляют течи через субмикронные отверстия r<0,1 мкм. В [3] был проведен детальный расчет обнаружительной способности и пространственного разрешения системы наблюдения подобной «точечной» течи.

Существование ожидаемого эффекта  локализации над течью излучения паров воды, возбуждаемого быстрыми электронами, было качественно подтверждено нами на установке ПР-2 в МИФИ. В нашем эксперименте в вакуумной камере зажигался плазменно-пучковый разряд (напряжение 2 кВ, ток 0,5 А). В периферическую зону разряда через натекатель вводились пары воды и их свечение рассматривалось через кварцевое окно в белом свете в режиме многокадровой видеосъемки. На рис. 1 приведены три кадра: до открытия натекателя, через 40 мс после открытия и через 80 мс. Эффект отчетливо виден в белом свете за счет более высокой концентрации молекул в газовой «шапке» над течью. Теперь нам предстоит, выделив излучение OH*, экспериментально подтвердить высокую обнаружительную способность предлагаемого метода [4].




в
а                        б                в

Рис. 1. Динамика свечения при напуске в плазменно-пучковый разряд паров воды: а) разряд до поступления паров воды, б) через 40 мс после открытия натекателя, в) через 80 мс после открытия натекателя


Список литературы


1. Технический проект ИТЭР. Заключительный отчет: ITER, Final Design Report, 2001, G 31 DDD 14 01-07-19 W 0.1, section 3.1, VACUUM PUMPING AND FUELLING SYSTEMS.

2. Визгалов И.В., Курнаев В.А., Колесников В.Н., Мозгрин Д.В., Смирнов В.М., Трифонов Н.Н. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2002. Вып. 3-4. С.125-136.

3. Афонин О.Н., Визгалов И.В., Колесников В.Н., Курнаев В.А., Трифонов Н.Н. // Тезисы докладов  Всероссийской конференции по диагностике высокотемпературной плазмы. Троицк, 2003. С.22.




ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4
еще рефераты
Еще работы по разное