Активная спектроскопическая диагностика термоядерной плазмы: анализ эффективности для ИТЭР и исследование ионной компоненты плазмы токамака Т-10 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.08, кандидат наук Серов Станислав Вадимович

• Серов Станислав Вадимович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Серов Станислав Вадимович

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Термоядерный синтез как источник энергии

1.2 Диагностика плазмы токамаков

1.2.1 Активная спектроскопия перезарядки

1.2.2 Спектроскопия излучения пучка

1.2.3 Активная спектроскопия на быстрых ионах

1.3 История развития активной спектроскопии

1.3.1 Первые работы

1.3.2 Последующие работы

1.3.3 Активная спектроскопия на современных токамаках

1.4 Выводы

Глава 2. Физические основы активной спектроскопии

2.1 Высокоэнергетический пучок атомов

2.2 Состав регистрируемого спектра

2.3 Получение параметров плазмы из спектра

2.4 Атомные данные

2.4.1 Сечение реакции перезарядки

2.4.2 Переходы, используемые для диагностики

2.4.3 Скоростной коэффициент возбуждения перехода

2.5 Эффекты, влияющие на линию активной перезарядки

2.5.1 Зависимость сечения перезарядки от энергии

2.5.2 Расщепление энергетических уровней

2.5.3 Гало пучка и плюм-эффект

2.6 Выводы

Глава 3. Моделирование активной спектроскопии

3.1 Основные принципы моделирования

3.2 Моделирование компонент спектра

Стр.

3.2.1 Расчёт ослабления диагностического пучка

3.2.2 Моделирование излучения тормозного континуума

3.2.3 Моделирование излучения активной перезарядки

3.2.4 Моделирование излучения с границы плазмы

3.2.5 Моделирование излучения пассивной перезарядки

3.3 Моделирование активной спектроскопии на токамаке JET

3.3.1 Организация активной спектроскопии на токамаке JET

3.3.2 Моделирование спектра С VI

3.3.3 Моделирование спектра Не II

3.4 Выводы

Глава 4. Активная спектроскопия для установки ИТЭР

4.1 Установка ИТЭР

4.2 Активная спектроскопия на ИТЭР

4.2.1 Принципиальная схема диагностики CXRS Edge для ИТЭР

4.3 Моделирование активной спектроскопии для ИТЭР

4.3.1 Входные данные моделирования

4.3.2 Модельные CXRS спектры для ИТЭР

4.3.3 Оценка погрешности измерения параметров

4.3.4 Моделирование для различных концентраций примесей

4.4 Нестатистические источники ошибок измерений

4.4.1 Наличие отражённого света и линий вольфрама

4.4.2 Эффекты, влияющие на линию активной перезарядки

4.4.3 Калибровка и позиционирование диагностической системы

4.4.4 Измерение тороидальной и полоидалыюй скорости вращения

4.5 Выводы

Глава 5. Активная спектроскопия на установке Т-10

5.1 Устройство активной спектроскопии на установке Т-10

5.2 Методика обработки экспериментальных данных

5.2.1 Получение параметров плазмы

5.2.2 Обработка спектров

5.2.3 Пакетная обработка данных

Стр.

5.3 Исследование поведения ионной температуры плазмы

5.3.1 Динамика профиля ионной температуры

5.3.2 Зависимость профиля ионной температуры от параметров разряда

5.3.3 Исследования ионной температуры в разрядах с ЭЦР-нагревом

5.4 Исследования переноса примесей

5.5 Выводы

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Активная спектроскопическая диагностика термоядерной плазмы: анализ эффективности для ИТЭР и исследование ионной компоненты плазмы токамака Т-10»

Введение

На сегодняшний день более 85 % потребляемой человечеством энергии получаются из нефти, угля и газа. Но количество ископаемого топлива ограничено. Согласно оценкам ученных запасов нефти и газа хватит примерно на следующие 50 лет, угля на 150 лет. И в будущем человечеству потребуются другие источники энергии. Водные и другие возобновляемые источники энергии требуют особых географических условий и обладают маленькой плотностью энергии. Поэтому обеспечить всю землю энергией таким образом не получится, даже если предположить, что в будущем технологии шагнут далеко вперёд. Существующая сегодня ядерная энергетика тоже не может полностью решить проблему из-за относительно небольшого количества урана-235: его потенциальные энергетические запасы сравнимы с нефтяными. Справедливости ради надо упомянуть, что для получения энергии можно использовать и более распространённый изотоп урана 238U.

Учитывая сказанное, термоядерный синтез лёгких ядер представляется одним из самых перспективных источников энергии будущего, так как совмещает преимущество большой плотности энергии с практически неисчерпаемым количеством топлива. Однако на пути создания термоядерной электростанции возникло множество проблем. Идея термоядерного синтеза в установке типа токамак была предложена ещё в середине прошлого века, но возможность коммерческого получения электроэнергии таким способом до сих пор не была продемонстрирована. Тем не менее, научные исследования в области управляемого термоядерного синтеза активно ведутся во всем мире.

Следующим значимым шагом к демонстрации возможности получения коммерческой энергии с использованием реакции синтеза лёгких ядер будет строительство международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР (International Thermonuclear Experimental Reactor) на базе токамака. В этом проекте принимают участие более тридцати стран: Россия, США, Япония, Китай, Южная Корея, Индия и Европейский Союз. В данный момент ведётся строительство этой установки на юге Франции в городе Кадараш. Первые эксперименты с плазмой планируется начать в 2026 году, а полномасштабные D-T эксперименты запланированы на 2036 год.

Основной целью проекта ИТЭР является демонстрация возможности поддержания управляемой D-T реакции с положительным выходом энергии на уровне 500 МВт [1]. При этом не исключается возможность достижения «зажигания» термоядерной реакции. Результаты научных исследований на ИТЭР позволят перейти к практической реализации демонстрационной термоядерной электростанции (т. п. проект ДЕМО), которая должна продемонстрировать возможность и целесообразность использования термоядерного синтеза для получения энергии.

Неотъемлемой частью любого токамака являются системы диагностики горячей плазмы. Они необходимы для управления режимами работы установки и для получения экспериментальных данных о протекании термоядерной реакции. Диагностика на основе спектроскопии видимого излучения успешно применялась для определения параметров плазмы в токамаках с момента их появления. Однако для современных токамаков использование этого метода сталкивается с существенными ограничениями, так как лёгкие элементы в горячих областях плазмы присутствуют в виде полностью ионизованных ядер.

Одним из способов диагностики плазмы токамаков является метод, использующий инжекцию высокоэнергетического пучка атомов. При проникновении пучка в плазму его атомы вступают в реакцию перезарядки с ионами плазмы. В результате этой реакции полностью ионизованное ядро, находящееся в плазме, получает электрон, который, переходя на основной уровень, излучает свет. Из характеристик спектра зарегистрированного излучения можно получить данные об ионной температуре, концентрации и скорости вращения плазмы. Данный метод носит название активная спектроскопическая или корпускулярно-спектроскопическая диагностика, обозначаемая в англоязычной литературе аббревиатурой CXRS (Charge eXchange Recombination Spectroscopy). В отличии от пассивной спектроскопии измерения получаются локализованными в области пересечения пучка атомов и линии наблюдения. Поэтому эта диагностика позволяет измерять локальные распределения в шнуре следующих параметров: профиль ионной температуры Ti(г), профили плотности ядер рабочего газа и лёгких примесей nz (г) и профили скорости тороидального и полоидального вращения плазмы Vtor(г) и vpoi(г).

Идеология активных спектроскопических измерений и техника их проведения была разработана для диагностики высокотемпературной плазмы в конце 70-х годов прошлого века. Сегодня активная спектроскопия используется на

большинстве крупных токамаков. История её появления и развития обсуждается в 1-й главе данной работы. Физические принципы работы, а также особенности и сложности применения активной спектроскопии обсуждаются во 2-й главе данной работы.

Активная спектроскопия позволяет производить измерения радиального профиля ионной температуры по СХИБ линиям рабочего газа и лёгких примесей. Эти измерения позволяют изучать различные характеристики плазмы, например перенос тепла. Важным отличием активной спектроскопии от других методов диагностики является возможность одновременного измерения радиального профиля концентрации примесей по всему сечению плазменного шнура, что позволяет проводить изучение переноса примесей. Примеси существенно влияют на времена удержания энергии в электронной и ионной компонентах, процессы формирования тока и устойчивость плазменного шнура. От их наличия и распределения зависит эффективность всех видов нагрева плазмы токамака. По этой причине измерения с использованием активной спектроскопии играют важную роль в изучении термоядерной плазмы. Исследованию параметров плазмы с использованием активной спектроскопии на установке Т-10 посвящена глава 5.

Активная спектроскопия является одной из важнейших диагностических систем строящегося в настоящее время комплекса ИТЭР, поскольку с её помощью планируется измерять ряд параметров плазмы, определяющих эффективность протекания термоядерной реакции. ИТЭР будет первым тока-маком, в котором нагрев плазмы будет происходить в основном за счёт гелия, являющегося продуктом реакции синтеза. Для обеспечения горения термоядерной реакции необходимо обеспечить вывод отработанного гелия из рабочей зоны. Эта задача предполагает измерение радиального профиля плотности гелиевой золы пяе(^)5 которое можно будет провести с использованием активной спектроскопии.

Несмотря на то, что активная спектроскопия является устоявшейся методикой и широко используется на токамаках, при работе этой диагностики на ИТЭР возникают различные трудности. Они связаны в первую очередь с большими размерами установки и с большой плотностью плазмы. Из-за этого диагностический пучок сильно ослабевает к центру плазменного шнура. Наращивание энергии пучка не улучшает ситуацию, так как при этом падают скоростные коэффициенты возбуждения СХИБ линий за счёт процессов

перезарядки. Также плотностью плазмы обуславливается большая интенсивность континуума тормозного излучения. Эти два фактора приводят к слабой интенсивности излучения перезарядки на фоне больших шумов, что заметно усложняет измерение параметров плазмы.

Эти особенности активной спектроскопии на ИТЭР делают актуальной задачу её моделирования, то есть предсказания спектров. Во-первых, это позволит оценить погрешности измерения параметров плазмы. Во-вторых, предсказание спектров необходимо для создания методики обработки данных. Глава 3 данной работы посвящена моделированию работы активной спектроскопии. Для проверки корректности модели проводится сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными с токамака JET. Моделирование работы активной спектроскопии для ИТЭР проводится в главе 4. Отладка программ автоматической обработки данных CXRS диагностики на примере данных с установки Т-10 рассматривается в главе 5.

Глава 4 посвящена активной спектроскопии на установке ИТЭР, в частности диагностической системе CXRS Edge. Эта диагностика будет наблюдать внешнюю область плазменного шнура. Она разрабатывается и будет изготавливаться в Российской Федерации. Согласно требованиям ИТЭР эта диагностика должна обеспечивать измерения профилей ионной температуры, концентрации примесей и скорости вращения плазмы с временным разрешением 100 мс и погрешностью 10 30% [2]. В главе 4 описано моделирование активной спектроскопии на установке ИТЭР, а также приведена оценка погрешностей измерения параметров плазмы этой системой.

Основные цели данной работы

1. Анализ эффективности активной спектроскопической диагностики для установки ИТЭР.

2. Моделирование работы активной спектроскопической диагностики на токамаке JET и сопоставление модельных спектров с экспериментальными.

3. Исследование ионной компоненты плазмы токамака Т-10 с использованием активной спектроскопической диагностики.

Для достижения поставленных целей потребовалось решить следующие задачи:

— усовершенствовать модель пассивной перезарядки в коде SOS (Simulation of Spectra);

— измерить ионную температуру, концентрацию примесей и скорость вращения плазмы с использованием активной спектроскопической диагностики на установке JET;

— проверить достоверность моделирования с использованием кода SOS путём сопоставления синтетических спектров с экспериментальными данными с установки JET;

— провести моделирование работы активной спектроскопической диагностики для установки ИТЭР для оценки погрешностей измерения параметров плазмы этой диагностикой;

— создать систему пакетной обработки экспериментальных данных для активной спектроскопической диагностики на установке Т-10;

— исследовать основные особенности поведения профилей ионной температуры, полученных в омических разрядах и разрядах с ЭЦР нагревом на установке Т-10.

Основные положения, выносимые на защиту

1. В результате доработки модели пассивной перезарядки в коде SOS (Simulation of Spectra) достигнуто увеличение достоверности предсказания спектрального контура линии пассивной перезарядки. Показано, что полученный профиль линии пассивной перезарядки является негауссовым и несимметричным, но он достаточно хорошо описывается суммой двух гауссианов.

2. Сопоставление модельных спектров с экспериментальными данными активной спектроскопии на установке JET показало, что доработанный код SOS позволяет предсказывать спектры этой диагностики с достоверностью, достаточной для применения этого кода на ИТЭР.

3. Анализ ошибок измерений для установки ИТЭР показал, что активная спектроскопия сможет измерять ионную температуру, концентрацию гелия и лёгких примесей, а также тороидальную скорость вращения с требуемой погрешностью. Погрешность измерения полоидалыюй скорости вращения будет 5 км/с, что позволит измерить радиальный профиль полоидалыюго вращения плазмы.

4. Созданная система пакетной обработки данных для активной спектроскопии на установке Т-10 ускорила и упростила получение профилей Ti (г) что позволило исследовать зависимоеть профилей Tt (г) от пара-

метров плазмы в омических разрядах и разрядах с ЭЦР нагревом, а также изучать временную динамику профилей T¿ (r,t).

5. В результате исследований профилей ионной температуры плазмы то-камака Т-10 было получено, что в омических разрядах полуширина радиального профиля T¡(r) зависит главным образом от величины тока разряда 1р. Было обнаружено, что в разрядах с плотностью плазмы пе < 3 х 1013 см-3 введение центрального ЭЦР нагрева вызывает уменьшение величины T¿ (0), коррелирующее с увеличением мощности Pecrh, а также выиол.аживание профиля T¡(r) в центральной области шнура, занимающее все больший размер по мере роста мощности Pecrh- Зависимости этого эффекта от тока плазмы 1р обнаружено не было.

Научная новизна работы

1. Впервые проведено количественное сопоставление синтетических спектров, полученных с помощью кода SOS, с экспериментальными данными с действующей установки JET.

2. Проведено моделирование работы диагностической системы CXRS Edge для установки ИТЭР с использованием доработанной модели пассивной перезарядки и актуальных на сегодняшний день входных данных. Впервые была получена оценка нижнего порога концентраций примесей, при которых возможно проведение измерений параметров плазмы ИТЭР.

3. Для активной спектроскопической диагностики, развитой на установке Т-10, впервые применялась система пакетной обработки данных.

4. Впервые исследовалось поведение профилей ионной температуры в зависимости от плотности плазмы в омических разрядах и разрядах с ЭЦР нагревом на установке Т-10.

Практическая значимость работы

1. Повышение достоверности моделирования линии пассивной перезарядки позволило улучшить предсказание спектров излучения из плазмы. Усовершенствованная модель позволит уменьшить ошибки измерения параметров плазмы при обработке спектральных профилей.

2. Сопоставление синтетических спектров с экспериментальными данными с установки JET показало, что результаты моделирования с помощью кода SOS можно использовать для оптимизации активной

и

спектроскопической диагностики на существующих установках, а также для проектирования этой системы на строящихся установках.

3. Результаты моделирования спектров и оценок погрешностей измерений используются при разработке и создании системы CXRS Edge для установки ИТЭР. Кроме того, моделирование используется для создания алгоритмов обработки экспериментальных данных для активной спектроскопии.

4. Созданная система пакетной обработки данных для активной спектроскопии на установке Т-10 ускорила и упростила получение профилей Ti(r). Она будет использована для создания системы пакетной обработки данных для установки ИТЭР.

5. Результаты исследования поведения профилей ионной температуры важны для понимания процессов переноса тепла и частиц в плазме токамака, а также для исследования поглощения мощности ЭЦР нагрева.

Достоверность полученных результатов обеспечивается их согласованностью с имеющимися в литературе данными, а также совпадением результатов, полученных разными методами. Результаты работы были представлены на российских и международных конференциях и опубликованы в реферируемых журналах.

Личный вклад автора

Автор принимал непосредственное участие в

— разработке кода SOS, в том числе в усовершенствовании модели пассивной перезарядки;

— обработке экспериментальных данных и моделировании работы активной спектроскопии на установке JET, сопоставлении модельных и экспериментальных данных с этой установки;

— разработке и создании диагностики CXRS Edge для установки ИТЭР, в том числе в оценке погрешности измерений параметров плазмы и разработке методики обработки данных для этой системы;

— создании системы пакетной обработки данных для активной спектроскопической диагностики на установке Т-10;

— обработке и анализе данных активной спектроскопической диагностики с установки Т-10.

Апробация работы. Результаты, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на российских и международных научных конференциях:

— Всероссийская научная конференции МФТИ (Москва 2012, 2016, 2017);

— Современные средства диагностики плазмы и их применение, МИФИ (Москва 2012, 2014, 2018);

— Всероссийская конференция по диагностике высокотемпературной плазмы (Звенигород 2013, 2017);

— Международная конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу (Звенигород 2014, 2015, 2016, 2017);

— EPS Conference on Plasma Physics (Prague 2018);

— ECPD Conference on Plasma Diagnostics (Lisbon 2019). Полученные результаты также представлялись и обсуждались на международных совещаниях по диагностике ИТЭР.

Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 14 печатных работах, 5 из которых изданы в виде статей в российских и зарубежных журналах, включённых в перечень ВАК и/или индексируемых в базе данных Scopus, 9 в тезисах докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Полный объём диссертации составляет 166 страниц, включая 63 рисунка и 12 таблиц. Список литературы содержит 129 наименований.

Глава 1. Обзор литературы

В данной работе речь пойдёт об активной спектроскопической диагностике на установках ИТЭР, JET и Т-10. Но перед тем, как переходить к основной части исследования, необходимо представлять общую картину устройства и применения активной спектроскопии на существующих токамаках. Поэтому первая глава этой работы посвящена литературному обзору по теме диссертации.

В разделе 1.1 данной главы рассматривается способ получения энергии с помощью управляемого термоядерного синтеза. Описываются основные условия, необходимые для возникновения стационарной самоподдерживающейся термоядерной реакции в установке типа токамак.

В разделе 1.2 описывается важность диагностических систем для работы токамака. Рассматриваются основные принципы активной спектроскопической диагностики плазмы, основанной на зондировании плазмы высокоэнергетическим пучком атомов. Показано, что эта диагностика позволяет измерять радиальные профили ионной температурыTi(г), плотности рабочего газа и лёгких примесей nz(г), скорости тороидального и полоидального вращения плазмы vtor(г) и vpoi(г).

В разделе 1.3 изложена история возникновения и развития активной спектроскопической диагностики. Рассматриваются первые работы, в которых было предложено использовать излучение сопутствующее инжекции высокоэнергетического пучка атомов для диагностики плазмы. Приводится обзор ключевых работ по теме диссертации, подробно описывающих тонкости и трудности использования этого метода диагностики. Также рассматриваются особенности организации активной спектроскопии на наиболее важных современных токамаках: ASDEX-U, DIII-D, NSTX, JT-60U, EAST и т.д.

В разделе 1.4 приведены выводы к данной главе.

1.1 Термоядерный синтез как источник энергии

Для начала поясним, почему при синтезе лёгких ядер выделяется энергия. Каждое ядро характеризуется энергией связи —то есть энергией, необходимой для расщепления ядра на составляющие его протоны и нейтроны. Посмотрим на зависимость удельной энергии связи Есв/А от числа нуклонов в ядре, изображённую на рисунке 1.1. У этой зависимости имеется максимум

2 12г 5бЕе 1К / 7 5 3Сс1 180Н£ 238п

4не Г Гп в АЭ и 195 ~~ •—

-н

< 1 2н

О 50 100 150 200 250

А

Рисунок 1.1 Зависимость удельной энергии связи ядра от числа

нуклонов А [3]

в районе А ~ 56, то есть ядро железа является наиболее сильно связанным. Значит, энергия будет выделяться как при делении тяжёлых ядер, так и при слиянии лёгких. Технология получения энергии за счёт деления тяжёлых ядер давно отработана и ядерные электростанции успешно работают во многих странах мира. Однако построить коммерческую электростанцию, работающую на синтезе лёгких ядер оказалось гораздо сложнее.

Существует множество реакций синтеза, однако лишь некоторые можно попытаться осуществить в лабораторных условиях на Земле [4]. И не все из них представляют интерес с точки зрения энергетики. Рассмотрим реакцию

слияния двух атомов дейтерия (1.1), запасы которого в мировом океане практически неисчерпаемы. Она примерно с равной вероятностью может пойти по двум каналам: образование ядра трития и протона либо образование лёгкого изотопа гелия 3Не и нейтрона.

(

° + ° ^ ^ ^ . -Г С1-1)

Т (1,0 МэВ) + р (3,0 МэВ); 5Не (0,8 МэВ) + п (2,5 МэВ)

Образовавшиеся в результате реакции синтеза гелий и тритий также способны вступить в реакции с дейтерием:

Б + Т ^ 4Не (3,5 МэВ) + п (14,1 МэВ); (1.2)

Б + 3Не ^ 4Не (3,6 МэВ) + р (14,7 МэВ). (1.3)

Видно, что в результате этих реакций синтеза выделяется огромная энергия. Природное содержание дейтерия составляет чуть более 0,01 %, поэтому из литра воды можно получить больше энергии, чем получится при сжигании нескольких бочек нефти. Но поджечь термоядерный синтез гораздо сложнее, чем нефть. На рисунке 1.2 изображена зависимость скоростных коэффициентов реакций синтеза от температуры. С энергетической точки зрения наиболее удобной реакцией является реакция синтеза дейтерия и трития, в результате которой образуются ядро гелия и нейтрон. Она начинает эффективно протекать уже при нагревании В-Т смеси до температуры 10 кэВ. Поэтому именно она рассматривается как основная реакция для создания электростанции. И это несмотря на то, что тритий в природе практически не встречается и является очень дорогим в производстве веществом.

Для обеспечения стационарной самоподдерживающейся термоядерной реакции необходимо, чтобы получаемые в результате реакции (1.2) а-частицы обеспечивали нагрев топлива, и чтобы мощность нагрева превосходила мощность тепловых потерь. Из этих условий для температуры 10 кэВ получается условие на параметры плазмы, необходимые для осуществления синтеза [6, с. 12]:

пе тЕ ^ 2 х 1020 м-3 с, (1.4)

где пе — плотность электронов (в м-3), а те^ характерное время удержания энергии (в с). Условие (1.4) называется критерием Лоусона [7]. Этот критерий

Рисунок 1.2 Зависимость скоростного коэффициента реакций синтеза от

температуры [5]

определяет различные подходы к получению энергии с помощью термоядерного синтеза: увеличение плотности плазмы и увеличение времени удержания. В первом случае производится всестороннее сжатие Б-Т смеси до больших плотностей (так называемый инерционный термоядерный синтез). Исследования в этом направлении ведутся, но о создании экономически выгодного импульсного реактора речь пока ещё не идёт из-за возникновения множества проблем. Во втором случае создаются магнитные ловушки, способные стационарно удерживать горящее топливо. В таких ловушках давление плазмы, а значит и её плотность, ограничивается предельной величиной магнитного поля. Это приводит к необходимости увеличивать время удержания.

На рисунке 1.3 представлены два передовых типа установок для магнитного удержания плазмы: токамак и стелларатор. Идея термоядерного синтеза в установке типа токамак (сокращение от «тороидальная камера с магнитными катушками») была предложена в СССР А. Д. Сахаровым и И. Е. Таммом более 60 лет назад. И примерно в тоже время Л. Спитцер в США предложил идею стелларатора. Обе концепции получили дальнейшее развитие, но в конце 60-х годов токамаки вырвались вперёд в силу технологической сложности производ-

Рисунок 1.3 Схема расположения магнитных катушек и плазмы в токамаке (слева) и стеллараторе (справа). Изображения из сети интернет

ства магнитных обмоток стелларатора. И лишь в последнее время стеллараторы стали догонять токамаки за счёт развития новых технологий производства.

Как уже упоминалось, для поджигания плазмы необходимо нагреть её до температуры десятков кэВ. Изначально нагрев плазмы в токамаках осуществлялся током, создаваемым в шнуре. Но мощность омического нагрева быстро падает с ростом температуры и разогреть плазму до термоядерных температур таким образом оказалось невозможно. Поэтому были придуманы другие методы нагрева: облучение плазмы электромагнитными волнами и инжекция высокоэнергетических пучков атомов.

За время существования токамаков физики научились получать плазму с параметрами, близкими к необходимыми для осуществления термоядерного синтеза. Рекордная термоядерная мощность была получена на европейском токамаке JET и составила 16,1 МВт [8]. Рекорд ионной температуры составляет 44 кэВ [9], рекорд плотности^2,5 х 1020м-3, а рекордные времена удержания превышают секунду.

1.2 Диагностика плазмы токамаков

Современный токамак это сложнейшая установка, состоящая из множества подсистем, совокупная работа которых определяет успешность осуществления стационарной термоядерной реакции. Одной из важнейших и наиболее сложных систем является комплекс средств диагностики плазмы. Различные методы диагностики позволяют измерять параметры плазмы, знание кото-

рых необходимо для управления режимами работы токамака. С развитием токамаков были придуманы и усовершенствованы и методы диагностики термоядерной плазмы: на сегодняшний день их существует несколько десятков.

Все методы диагностики можно подразделить на пассивные и активные. Пассивные измерения это измерения без воздействия на плазму. Много информации о плазме можно получить измеряя, например, ее магнитное поле или электромагнитное излучение. Обычно пассивные измерения позволяют получить общие, усреднённые характеристики плазмы. Активные же измерения позволяют получить локальные параметры плазмы с помощью зондирования электромагнитным излучением или частицами. Большинство методов диагностики не позволяют получать параметры плазмы напрямую, поэтому важно правильно понимать, как работает метод и действительно ли измеренные величины соответствуют реальным параметрам плазмы.

Спектроскопия видимого излучения успешно применялась для определения параметров плазмы в токамаках с момента их появления. С ее помощью измеряли электронную и ионную температуру и концентрацию, движение и состав плазмы. Но с улучшением параметров токамаков и с ростом температуры разрядов, применение пассивной спектроскопии линий лёгких примесей стало ограниченным, так как в центральных областях плазмы все лёгкие элементы становятся полностью ионизованными и не излучают спектральных линий. Поэтому возникла идея инжекции в плазму высокоэнергетического пучка атомов и наблюдения излучения линий, возникающих в ходе реакции перезарядки на атомах пучка. Эта идея дала большой толчок развитию спектроскопии плазмы в частности, и диагностики плазмы токамаков в общем.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Серов Станислав Вадимович, 2020 год

Список литературы

1. Progress in the ITER Physics Basis. Chapter 1: Overview and summary / M. Shimada [et al.] // Nuclear Fusion. - 2007. - Vol. 47, no. 6. - SI.

2. Progress in the ITER Physics Basis. Chapter 7: Diagnostics / A. J. H. Donne [et al.] // Nuclear Fusion. - 2007. Vol. 47, no. 6. S337 - S384.

3. Tuli, J. K. Nuclear Wallet Cards / J. K. Tuli. - National Nuclear Data Center, 2011.

4. Krane, K. S. Introductory Nuclear Physics / K. S. Krane. - John Wiley & Sons, 1988.

5. Bosch, H. S. Improved formulas for fusion cross-sections and thermal reactivities / H. S. Bosch, G. M. Hale // Nuclear Fusion. 1992. Vol. 32, no. 4. - P. 611 630.

6. Мирное, С. В. Физические процессы в плазме токамака / С. В. Мирнов. М.: Энергоатомиздат, 1983.

7. Lawson, J. D. Some Criteria for a Power Producing Thermonuclear Reactor / J. D. Lawson // Proceedings of the Physical Society. Section B. - 1957. Vol. 70, no. 1. - P. 6 -10.

8. High fusion performance from deuterium-tritium plasmas in JET / M. Keilhacker [et al.] // Nuclear Fusion. 1999. - Vol. 39, no. 2. - P. 209 - 234.

9. Fusion plasma experiments on TFTR: A 20 year retrospective / R. J. Hawry-luk [et al.] // Physics of Plasmas. 1998. - Vol. 5, no. 5. - P. 1577 - 1589.

10. Observation of alpha particle slowing-down spectra in JET helium beam fuelling and heating experiments / M. G. von Hellermann [et al.] // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 1993. - Vol. 35, no. 7. - P. 799 - 824.

11. Combined hydrogen and lithium beam emission spectroscopy observation system for Korea Superconducting Tokamak Advanced Research / M. Lampert [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2015. - Vol. 86, no. 7. -P. 073501.

12. Грим, Г. Спектроскопия плазмы / Г. Грим. М. Атомиздат, 1969.

13. Fonck, R. J. Plasma fluctuation measurements in tokamaks using beam-plasma interactions / R. J. Fonck, P. A. Duperrex, S. F. Paul // Review of Scientific Instruments. - 1990. Vol. 61, no. 11. - P. 3487- 3495.

14. Beam emission spectroscopy as a comprehensive plasma diagnostic tool / W. Mandl [et al.] // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 1993. -Vol. 35, no. 10. - P. 1373 - 1394.

15. Recent Progress in Beam Emission and CX Spectroscopy / M. G. von Hellermann [et al.] // Stott P.E., Wootton A., Gorini G., Sindoni E., Batani D. (eds) Advanced Diagnostics for Magnetic and Inertial Fusion. Springer, Boston, MA. 2002. - P. 205 - 208.

16. An integrated charge exchange recombination spectroscopy/beam emission spectroscopy diagnostic for Alcator C-Mod tokamak / I. O. Bespamyatnov [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2010. - Vol. 81, no. 10. -P. 10D709.

17. Method to obtain absolute impurity density profiles combining charge exchange and beam emission spectroscopy without absolute intensity calibration / A. Kappatou [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2012. -Vol. 83, no. 10. - P. 10D519.

18. Сивухин, Д. В. Общий курс физики. Атомная физика, т. V ч. 1 / Д. В. Си-вухин. М. :Наука, 1986.

19. Observations of motional Stark features in the Balmer spectrum of deuterium in the JET plasma / A. Boileau [et al.] // Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. - 1989. - Vol. 22, no. 7. P. L145.

20. Magnetic field pitch-angle measurments in the PBX-M tokamak using the motional Stark effect / F. M. Levinton [et al] // Phys. Rev. Lett. - 1989. Vol. 63. - P. 2060.

21. Levinton, F. M. The motional Stark effect: Overview and future development (invited) / F. M. Levinton // Review of Scientific Instruments. - 1999. Vol. 70, no. 1. - P. 810 - 814.

22. Direct Measurement of the Radial Electric Field in Tokamak Plasmas using the Stark Effect / B. W. Rice [et al.] // Physical Review Letters. - 1997. -Vol. 79. - P. 2694.

23. Confined Alpha Distribution Measurements in a Deuterium-Tritium Tokamak Plasma / G. McKee [et al.] // Phys. Rev. Lett. - 1995. - Vol. 75, issue 4.

P. 649 - 652.

24. Validation of fast-ion D-alpha spectrum measurements during EAST neutral-beam heated plasmas / J. Huang [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2016. Vol. 87, no. 11. - 11E542.

25. Афросимов, В. В. Возможности активной локальной диагностики ионов примесей в горячей плазме / В. В. Афросимов, Ю. С. Гордеев, А. Н. Зиновьев // Письма в ЖТФ. 1977. т. 3, № 3. с. 97 100.

26. Isler, R. С. Observation of the Reaction НО 08 " H • 07 • during Neutral-Beam Injection into ORMAK / R. C. Isler // Phys. Rev. Lett. -1977. Vol. 38, issue 23. - P. 1359 - 1362.

27. Активная диагностика ионов примесей в плазме токамака Т-4 / В. В. Афросимов [и др.] // Письма в ЖЭТФ. 1978. т. 28, № 8. с. 540 543.

28. Радиальное распределение концентрации ядер кислорода в плазме тока-мака Т-10 / А. Н. Зиновьев [и др.] // Письма в ЖЭТФ. 1980. т. 32, № 9. с. 557 560.

29. Charge-exchange excitation and recombination of oxygen in the ISX-B tokamak / R. C. Isler [et al.] // Phys. Rev. A. - 1981. - Vol. 24, issue 5.

P. 2701 - 2712.

30. Isler, R. C. Plasma rotation measurements using spectral lines from chargetransfer reactions / R. C. Isler, L. E. Murray // Applied Physics Letters. 1983. Vol. 42, no. 4. - P. 355 - 357.

31. Локальные измерения ионной температуры по доплеровскому уширению водородной линии с использованием пучка быстрых атомов / Е. Л. Березовский [и др.] // Письма в ЖТФ. 1982. т. 8. с. 1382.

32. Local ion temperature measurements from Doppler broadening of hydrogen lines using a fast atomic beam / E. L. Berezovskij [et al.] // Nuclear Fusion. -1985. Vol. 39, no. 12. - P. 1495.

33. Fonck, R. J. Determination of plasma-ion velocity distribution via chargeexchange recombination spectroscopy / R. J. Fonck, D. S. Darrow, K. P. Jaehnig // Physical review A. - 1984. - Vol. 29, no. 6.

P. 3288 - 3309.

34. Зиновьев, А. Н. Корпускулярно-спектроскопическая диагностика высокотемпературной плазмы / А. Н. Зиновьев, В. В. Афросимов // Сб. статей «Диагностика плазмы» под ред. М. 14. Пергамента. Вып. 7. М.: Энер-гоатомиздат. 1990. с. 56 111.

35. Isler, R. С. An overview of charge-exchange spectroscopy as a plasma diagnostic / R. C. Isler // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 1994. -Vol. 36, no. 2. - P. 171 - 208.

36. Enhanced core charge exchange recombination spectroscopy system on Joint European Torus / C. R. Negus [et al.] // Review of Scientific Instruments. -2006. Vol. 77, no. 10. - 10F102.

37. Impact of calibration technique on measurement accuracy for the JET core charge-exchange system / C. Giroud [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2008. Vol. 79, no. 10. - 10F525.

38. High-throughput charge exchange recombination spectroscopy system on MAST / N. J. Conway [et al] // Review of Scientific Instruments. - 2006. -Vol. 77, no. 10. - 10F131.

39. High-resolution charge exchange measurements at ASDEX Upgrade / E. Viezzer [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2012. Vol. 83, no. 10. P. 103501.

40. Improved charge-coupled device detectors for high-speed, charge exchange spectroscopy studies on the DIII-D tokamak / К. H. Burrell [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2004. Vol. 75, no. 10. - P. 3455 - 3457.

41. High resolution main-ion charge exchange spectroscopy in the DIII-D H-mode pedestal / B. A. Grierson [et al] // Review of Scientific Instruments. -2016. Vol. 87, no. 11. - 11E545.

42. Bell, R. E. Measurement of poloidal velocity on the National Spherical Torus Experiment / R. E. Bell, R. Feder // Review of Scientific Instruments. -2010. Vol. 81, no. 10. - P. 10D724.

43. Rowan, W. L. Wide-view charge exchange recombination spectroscopy diagnostic for Alcator C-Mod / W. L. Rowan, I. O. Bespamyatnov, R. S. Granetz // Review of Scientific Instruments. - 2008. - Vol. 79, no. 10. 10F529.

44. Real-time measurement and feedback control of ion temperature profile and toroidal rotation using fast CXRS system in JT-60U / M. Yoshida [et al.] // Fusion Engineering and Design. - 2009. Vol. 84, no. 12. - P. 2206 2213.

45. Fast ion charge exchange spectroscopy adapted for tangential viewing geometry in LHD / T. Ito [et al.] // Review of Scientific Instruments. 2010. -Vol. 81, no. 10. - P. 10D327.

46. Development of the charge exchange recombination spectroscopy and the beam emission spectroscopy on the EAST tokamak / Y. Y. Li [et al.] // Review of Scientific Instruments. 2014. - Vol. 85, no. 11. - 11E428.

47. First measurement of the edge charge exchange recombination spectroscopy on EAST tokamak / Y. Y. Li [et al.] // Review of Scientific Instruments. -2016. Vol. 87, no. 11. - 11E501.

48. Development of two-grating spectrometer for the charge exchange spectroscopy system on KSTAR / H. Lee [et al] // Review of Scientific Instruments. - 2011. - Vol. 82, no. 6. - P. 063510.

49. Charge exchange recombination spectroscopy on the T-10 tokamak / L. A. Klyuchnikov [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2016. -Vol. 87, no. 5. - P. 053506.

50. Возможности спектроскопической диагностики CXRS на токамаке Т-10 / Л. А. Ключников [и др.] // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2016.

т. 39, № 1. с. 95 104.

51. The deduction of low-Z ion temperature and densities in the JET tokamak using charge exchange recombination spectroscopy / A. Boileau [et al] // Plasma Physics and Controlled Fusion. 1989. - Vol. 31, no. 5.

P. 779 - 804.

52. Visible charge exchange spectroscopy at JET / M. G. von Hellermann [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 1990. - Vol. 61, no. 11. -P. 3479 - 3486.

53. Spectroscopic study of edge poloidal rotation and radial electric fields in the DIII-D tokamak (invited) / R. J. Groebner [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 1990. - Vol. 61, no. 10. - P. 2920 - 2925.

54. Multichordal charge exchange recombination spectroscopy on the Doublet III tokamak / R. P. Seraydarian [et al.] // Review of Scientific Instruments. 1986. Vol. 57, no. 2. - P. 155 - 163.

55. Multichordal charge exchange recombination spectroscopy on the JT-60U tokamak / Y. Koide [et al] // Review of Scientific Instruments. - 2001. Vol. 72, no. 1. - P. 119-127.

56. Conceptual design of a fast-ion D-alpha diagnostic on experimental advanced superconducting tokamak / J. Huang [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2014. Vol. 85, no. 11. - 11E407.

57. CXRS measurements of ion temperature in NBI discharges on Globus-M spherical tokamak / G. F. Avdeeva [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. - 2016. - Vol. 666. - P. 012002.

58. Marmar, E. S. Active Spectroscopic Diagnostics for ITER Utilizing Neutral Beams / E. S. Marmar // Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors. - 1996. P. 281 - 290.

59. Carbon charge exchange analysis in the ITER-like wall environment / S. Men-muir [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2014. Vol. 85, no. 11. -11E412.

60. Summers, H. P. The ADAS User Manual / H. P. Summers. http://www. adas.ac.uk/.

61. ADAS: Atomic data, modelling and analysis for fusion / H. P. Summers [et al.] // AIP Conference Proceedings. - 2007. - Vol. 901, no. 1.

P. 239 - 248.

62. OPEN-ADAS. - http://open.adas.ac.uk/.

63. Delabie, E. G. Neutral beam driven hydrogen spectroscopy in fusion plasmas : PhD / Delabie E. G. - Eindhoven University of Technology, 2011.

64. Garcia, J. D. Energy Level and Line Tables for One-Electron Atomic Spectra / J. D. Garcia, J. E. Mack // Journal of the Optical Society of America. 1965. Vol. 55, no. 6. - P. 654 - 685.

65. Ionization state, excited populations and emission of impurities in dynamic finite density plasmas: I. The generalized collisional radiative model for light elements / H. P. Summers [et al.] // Plasma Physics and Controlled Fusion. -2006. Vol. 48, no. 2. - P. 263 - 293.

66. Charge exchange from D (n — 2) atoms to low-Z receiver ions / R. Hoekstra [et al.] // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 1998. - Vol. 40, no. 8. -P. 1541 - 1550.

67. Corrections to charge exchange spectroscopic measurements in TFTR due to energy-dependent excitation rates / R. B. Howell [et al] // Review of Scientific Instruments. - 1988. Vol. 59, no. 8. P. 1521 1523.

68. Analytical approximation of cross-section effects on charge exchange spectra observed in hot fusion plasmas / M. von Hellermann [et al.] // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 1995. Vol. 37, no. 2. - P. 71.

69. Белонучкин, В. E. Основы физики. Курс общей физики: Учебн. в 2 т. Т.2 Квантовая и статистическая физика / В. Е. Бедонучкин, Д. А. Заикин, Ю. М. Ципенюк ; под ред. Ю. М. Ципенюк. Физматдит, 2001.

70. Blom, A. Parameterization of the Zeeman effect for hydrogen-like spectra in high-temperature plasmas / A. Blom, C. Jupen // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 2002. Vol. 44, no. 7. P. 1229 - 1241.

71. Нодащ J. T. Calculation of hydrogen density in toroidal plasma / J. T. Hogan // Journal of Nuclear Materials. - 1982. - Vol. 111/112. -P. 413-419.

72. Active spectroscopic measurements of the bulk deuterium properties in the DIII-D tokamak (invited) / B. A. Grierson [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2012. - Vol. 83, no. 10. - P. 10D529.

73. Bell, R. E. Carbon ion plume emission produced by charge exchange with neutral beams on National Spherical Torus Experiment / R. E. Bell // Review of Scientific Instruments. - 2006. Vol. 77, no. 10. - 10E902.

74. A forward model for the helium plume effect and the interpretation of helium charge exchange measurements at ASDEX Upgrade / A. Kappatou [et al.] // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2018. - Vol. 60, no. 5. - P. 055006.

75. Simulation of Spectra Code (SOS) for ITER Active Beam Spectroscopy / M. von Hellermann [et al] // Atoms. - 2019. - Vol. 7, no. 1.

76. Complex Spectra in Fusion Plasmas / M. G. von Hellermann [et al.] // Physica Scripta. - 2005. - Vol. 2005, T120. - P. 19.

77. Validation of the ITER CXRS design by tests on TEXTOR / R. J. E. Jaspers [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2008. - Vol. 79, no. 10. -10F526.

78. Modelling of passive charge exchange emission and neutral background density deduction in JET / M. Tunklev [et al.] // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 1999. Vol. 41, no. 8. - P. 985 - 1004.

79. Серов, С. В. Моделирование спектров излучения плазмы ИТЭР с использованием кода ADAS для диагностики активная спектроскопия / С. В. Серов, С. И. Тугаринов, М. von Hellermann // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2018. т. 41, № 2. с. 89 94.

80. Serov, S. V. Benchmarking of CXRS modelling against JET experimental data / S. V. Serov, S. N. Tugarinov, M. von Hellermann // Proc. of 3rd European Conference on Plasma Diagnostics (ECPD), 6 " 9 May 2019, Lisbon, Portugal. - European Physical Society, 2019. PI.17.

81. Ша,фра,нов, В. Д. Равновесие тороидального плазменного шнура в магнитном поле / В. Д. Шафранов // Атомная энергия. 1962. т. 13, № 6. с. 521 529.

82. Consistency of atomic data for the interpretation of beam emission spectra / E. Delabie [et al] // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2010. -Vol. 52, no. 12. - P. 125008.

83. Hutchinson, I. H. Principles of plasma diagnostics / I. H. Hutchinson. -Second edition. - Cambridge University Press, 1987.

84. Carson, T. R. Coulomb free-free Gaunt factors / T. R. Carson // Astronomy and Astrophysics. - 1988. Vol. 189. P. 319 - 324.

85. Burgess, A. Radiative Gaunt factors / A. Burgess, H. P. Summers // Mon. Not. R. astr. Soc. - 1987. Vol. 226. - P. 257- 272.

86. Spectroscopic determination of impurity influx from localized surfaces / K. Behringer [et al] // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 1989. -Vol. 31, no. 14. - P. 2059.

87. Reiter, D. The EIRENE and B2-EIRENE Codes / D. Reiter, M. Baelmans, P. Börner // Fusion Science and Technology. - 2005. - Vol. 47, no. 2. -P. 172 - 186.

88. EIRENE code. - http://www.eirene.de/.

89. Reiter, D. Towards radiation transport modelling in divertors with the EIRENE code / D. Reiter, S. Wiesen, M. Born // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 2002. Vol. 44. - P. 1723 - 1737.

90. Electron cyclotron emission measurements on JET: Michelson interferometer, new absolute calibration, and determination of electron temperature / S. Schmuck [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2012. - Vol. 83, no. 12. P. 125101.

91. Status of the JET LIDAR Thomson scattering diagnostic / M. Maslov [et al.] // Journal of Instrumentation. 2013. - Vol. 8, no. 11. - P. C11009.

92. High resolution Thomson scattering for Joint European Torus (JET) / R. Pasqualotto [et al] // Review of Scientific Instruments. 2004. Vol. 75, no. 10. P. 3891 - 3893.

93. Multiband reflectometry system for density profile measurement with high temporal resolution on JET tokamak / A. Sirinelli [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2010. Vol. 81, no. 10. - P. 10D939.

94. A high throughput spectrometer system for helium ash detection on JET / D. L. Hillis [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2004. - Vol. 75, no. 10. P. 3449 - 3451.

95. Improved charge exchange spectroscopy on the Joint European Torus for ion temperature and rotation velocity profiles / Y. Andrew [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2006. Vol. 77, no. 10. - 10E913.

96. Diagnostic experience during deuterium tritium experiments in JET, techniques and measurements / A. Maas [et al.] // Fusion Engineering and Design. - 1999. - Vol.47. - P. 247- 265.

97. JET ITER-like wall - overview and experimental programme / G. F. Matthews [et al.] // Physica Scripta. - 2011. - Vol. T145.

P. 014001.

98. ITER Physics Basis // Nuclear Fusion. - 1999. - Vol. 25, no. 10. - P. 1495.

99. Conceptual Design of the Cxrs System for ITER-FEAT / S. Tugarinov [et al.] // Stott P.E., Wootton A., Gorini G., Sindoni E., Batani D. (eds) Advanced Diagnostics for Magnetic and Inertial Fusion. Springer, Boston, MA. 2002. - P. 253 - 256.

100. Conceptual design of the charge exchange recombination spectroscopy diagnostic for ITER / S. Tugarinov [et al.] // Review of Scientific Instruments. -2003. Vol. 74, no. 3. - P. 2075 - 2079.

101. Разработка концепции активной спектроскопической диагностики с использованием диагностического пучка атомов, применительно к установке ИТЭР / С. Н. Тугаринов [и др.] // Физика плазмы. 2004. т. 30, № 2. с. 147 154.

102. Pilot experiments for the International Thermonuclear Experimental Reactor active beam spectroscopy diagnostic / M. von Hellermann [et al.] // Review of Scientific Instruments. - 2004. Vol. 75, no. 10. - P. 3458- 3461.

103. Active beam spectroscopy diagnostics for ITER: Present status (invited) / A. Malaquias [et al.] // Review of Scientific Instruments. 2004. - Vol. 75, no. 10. P. 3393 - 3398.

104. Status of the DNB based ITER CXRS and BES diagnostic / M. von Hellermann [et al] // Review of Scientific Instruments. - 2006. - Vol. 77, no. 10. -10F516.

105. Active Beam Spectroscopy / M. G. von Hellermann [et al.] // AIP Conference Proceedings. - 2008. Vol. 988, no. 1. - P. 165 - 176.

106. Active beam spectroscopy for ITER / M. G. von Hellermann [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2010. - Vol. 623, no. 2. - P. 720 725.

107. ITER Technical Basis // ITER EDA Documentation Series. IAEA: Vienna. - 2002. - Vol. 24.

108. Ikeda, K. Progress in the ITER Physics Basis / K. Ikeda // Nuclear Fusion. -2007. Vol. 47, no. 6.

109. Conceptual design and integration of a diagnostic neutral beam in ITER / E. D. Pietro [et al.] // Fusion Engineering and Design. 2001. - Vol. 56/ 57. - P. 929 - 934.

110. Negative Ion Based Heating and Diagnostic Neutral Beams for ITER / B. Schunke [et al.] // AIP Conference Proceedings. 2008. - Vol. 996, no. 1. - P. 34 - 40.

111. Трехдиапазоыыый спектрометр высокого разрешения для диагностической системы «активная спектроскопия» ИТЭР / С. Н. Тугаринов [и др.]//Приборы и техника эксперимента. 2016. №1. с. 102 107.

112. Новый класс спектрометров-полихроматоров высокого разрешения на основе пропускающих объемно-фазовых голограммных дифракционных решеток / С. Н. Тугаринов [и др.] // Научно-технический журнал «Кон-тенант». 2016. т. 15, № 3. с. 43 49.

113. Методика калибровки многоканального спектрометра-полихроматора по длинам волн с использованием эталона фабри-перо / А. Ю. Шабашов [и др.] // Приборы и техника эксперимента. 2019. № 5. с. 87 91.

114. ITER Confinement and stability Modelling / A. R. Polevoi [et al.] // Journal of Plasma Fusion Research SERIES. - 2002. Vol. 5. P. 82 - 87.

115. ASTRA - an automatic system for transport analysis in a tokamak / G. V. Pereverzev [et al.]. - 1991.

116. Ray tracing analysis of stray light for charge exchange recombination spectroscopy on ITER / S. Kajita [et al.] // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 2015. Vol. 57, no. 4. - P. 045009.

117. Effect of wall light reflection in ITER diagnostics / S. Kajita [et al.] // Nuclear Fusion. - 2017. Vol. 57, no. 11. - P. 116061.

118. Assessment and Mitigation of Wall Light Reflection in ITER by Ray Tracing / S. Kajita [et al] // Fusion Science and Technology. - 2018. - Vol. 74, no. 1/ 2. - P. 37-46.

119. Measurements of ion temperature of plasma via CXRS at T-10 / L. A. Klyuch-nikov [et al.] // 39th EPS Conference and 16th International Congress on Plasma Physics 2 " 6 July 2012. - 2012. P1.090.

120. Активная спектроскопическая диагностика ионной температуры плазмы на токамаке Т-10 / В. А. Крупин [и др.] // Физика плазмы. 2013.

т. 39, № 8. с. 712 724.

121. Модернизированная активная спектроскопическая диагностика (CXRS) токамака Т-10 / В. А. Крупин [и др.] // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2014. т. 37, № 4. с. 60 70.

122. Применение кода CXSFIT для обработки экспериментальных данных активной спектроскопической диагностики токамака Т-10 / С. В. Серов [и др.] // Физика плазмы. 2017. т. 43, № 12. с. 957 966.

123. Поведение профилей электронной температуры плазмы в экспериментах с вольфрамовым и литиевым лимитерами на токамаке Т-10 / Н. А. Соловьёв [и др.] // XLV Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу. Сборник тезисов докладов. 2 6 апреля 2018 г. Российская академия наук, 2018.

с. 111.

124. Тру хин, В. М. Цифровая обработка сигналов полупроводникового рентгеновского детектора / В. М. Трухин, Д. В. Рыжаков, Е. А. Шестаков // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2013. т. 36, № 1. с. 78 85.

125. Charge Exchange Spectroscopy FIT User Manual / A. D. Whiteford [et al.]. - 2007. - http://www.adas.ac.uk/notes/adas_r07-01.pdf.

126. Арцимович, Л. А. Энергетический баланс ионов в плазме установок То-камак / Л. А. Арцимович, А. В. Глухов, М. П. Петров // Письма в ЖЭТФ. 1970. т. И, № 9. с. 449 452.

127. Measurements of impurities concentrations using modernized CXRS diagnostics at T-10 / L. Klyuchnikov [et al.] // Proc. of 42nd EPS Conference on Plasma Physics 22 " 26 June 2015. 39E. European Physical Society, 2015. P5.161.

128. Impurity transport in T-10 plasmas with ohmic heating / V. A. Krupin [et al.] // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2018. - Vol. 60, no. 11. -P. 115003.

129. Impurities removal during central ECR heating in T-10 / L. A. Klyuchnikov [et al.] // 25th IAEA Fusion Energy Conference. - 2014.