Исследование потоков атомов изотопов водорода МэВ-диапазона энергии в плазме токамаков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.08, кандидат физико-математических наук Афанасьев, Валерий Иванович

• Афанасьев, Валерий Иванович
• кандидат физико-математических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Афанасьев, Валерий Иванович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ В МЭВ ДИАПАЗОНЕ ЭНЕРГИИ

1. Источники быстрых ионов в плазме токамаков и основные физические процессы, влияющие на формирование их функции распределения

2. Сравнительный анализ методов диагностики быстрых ионов МэВ диапазона энергии и возможности их применения для изучения поведения термоядерных альфа-частиц

2.1. Корпускулярная диагностика

2.2. Коллективное томсоновское рассеяние

2.3. Ионно-циклотронное излучение

2.4. Ядерная гамма-спектроскопия

2.5. Нейтронная спектроскопия на "knock-on" эффекте

ГЛАВА II. АТОМНЫЙ АНАЛИЗАТОР ЧАСТИЦ МЭВ- ДИАПАЗОНА

ЭНЕРГИИ ГЕММА-2М

1. Конструкция и принцип работы атомного анализатора Гемма-2М

2. Конструкция детекторной системы анализатора

3. Результаты калибровки атомного анализатора ГЕММА-2М

4. Калибровка параметров детекторной системы анализатора и

проверка их в плазменном эксперименте

ГЛАВА III. МЕХАНИЗМЫ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ВЫСОКОЭНЕРГИЧНЫХ ИОНОВ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА В ГОРЯЧЕЙ ПЛАЗМЕ

1. Сравнительный анализ элементарных процессов нейтрализации протонов МэВ диапазона энергии

2. Расчет концентрации "активной" примесной нейтрализационной мишени (с инжекцией в плазму нейтрального пучка атомов)

3. Роль процесса "перекрестной" перезарядки при формировании ионного гало пучка

4. Расчет концентрации "пассивной" примесной нейтрализационной мишени (без инжекции нейтрального пучка атомов)

ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТОКОВ АТОМОВ ВОДОРОДА МЭВ-ДИАПАЗОНА ЭНЕРГИИ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ ПО ИЦР НАГРЕВУ ПЛАЗМЫ НА УСТАНОВКЕ 1Т-60и

1. Условия проведения экспериментов по ионно-циклотронному нагреву плазмы на установке ГГ-60и (Япония). Размещение и параметры экспериментальной аппаратуры

2. Изучение относительной роли ионов Не+ и С5+ в нейтрализации высокоэнергичных протонов

2.1. Зависимость потоков атомов водорода от относительного торой-

дального положения инжектируемого пучка и атомного анализатора. Пространственная локализация гелиевой мишени

2.2 Асимметрия "верх-низ" потоков атомов относительно экваториальной плоскости токамака при инжекции нейтральных пучков

2.3 Сравнительный анализ "активных" и "пассивных" энергетических спектров атомов водорода в гелиевых и дейтериевых плазменных разрядах

3. Энергетическая функция распределения ионов и энергия, запасенная в высокоэнергичном "хвосте". Сравнение с данными диамагнитной диагностики

4. Исследование параметрических зависимостей ВЧ-нагрева. Модель диффузионных потерь

ГЛАВА V. ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ТЕРМОЯДЕРНЫХ ТРИТОНОВ В РАЗРЯДАХ С ГОРЯЧЕЙ ИОННОЙ Н-МОДОЙ НА УСТАНОВКЕ JET

1. Условия проведения экспериментов в разрядах с горячей Н-модой на установке JET (Великобритания). Размещение и параметры экспериментальной аппаратуры

2. Временная эволюция потоков атомов трития различных энергий и установление стационарного энергетического распределения термоядерных тритонов

3. Расчет вероятности нейтрализации высокоэнергичных тритонов.

Реализация классического варианта активной корпускулярной

диагностики

4. Локальная функция распределения термоядерных тритонов в центре плазмы. Сравнение с данными нейтронной диагностики

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование потоков атомов изотопов водорода МэВ-диапазона энергии в плазме токамаков»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время исследования в области управляемого термоядерного синтеза (УТС), связанные с использованием тороидальных магнитных ловушек типа токамак, вступают в качественно новый этап. Параметры плазмы, полученные в экспериментах на крупнейших современных установках, таких как JET (Великобритания), TFTR (США) и JT-60U (Япония), уже близки к реакторным. При этом концентрация быстрых "надтепловых" ионов в плазме, появляющихся в результате дополнительного нагрева или вследствие протекания термоядерных реакций, достигает значительных величин, и они уже начинают играть определяющую роль в удержании и нагреве плазмы вцелом. Переход к полномасштабным дейтериево-тритиевым экспериментам позволяет вплотную приблизиться к изучению одной из самых ключевых проблем УТС - поведению быстрых альфа-частиц, рождающихся в реакции синтеза ядер дейтерия и трития и являющихся основным источником энергии термоядерного реактора. Будут ли альфа-частицы удерживаться в плазме и должным образом передавать свою энергию основным компонентам плазмы в условиях мощного термоядерного энерговыделения? Будет ли это энерговыделение достаточным для того, чтобы полностью скомпенсировать потери энергии из плазмы и, тем самым, осуществить режим горения самоподдерживающейся реакции? Эксперименты, выполненные в последнее время на токамаках, показали, в частности, что энергетическое время жизни зависит от профиля источника нагрева, а использование дополнительных методов нагрева приводит, как правило, к развитию целого ряда неустойчивостей и, следовательно, к ухудшению

удержания энергии в плазме. Существует определенная вероятность того, что нагрев плазмы альфа-частицами будет настолько сильно ухудшать удержание энергии, что режим термоядерного горения, вообще, окажется недостижимым. Таким образом, целый ряд вопросов, связанных, прежде всего, с поведением быстрых ионов, еще требует тщательного исследования при решении проблемы управляемого термоядерного синтеза. Именно этим в последнее время обусловлено интенсивное развитие диагностических методов для изучения быстрого ионного компонента плазмы.

Одним из наиболее прямых методов, позволяющих раздельно измерять функции распределения основных ионных компонентов плазмы является корпускулярная диагностика, которая в принципе дает возможность одновременно производить массовый и энергетический анализ атомов перезарядки, выходящих из плазмы. Эта диагностика широко применялась на установках предыдущего поколения, однако анализ потоков атомов обычно проводился в диапазоне энергий от сотен электрон-вольт до ста килоэлектронвольт. Современные требования к диагностике привели к необходимости расширить этот диапазон и вести измерения до энергий частиц в несколько мегаэлектрон-вольт. Эта проблема, в свою очередь, разделяется на две независимые задачи.

Первая из них - разработка таких диагностических методик, которые позволили бы нейтрализовать частицы высоких энергий в плазме с образованием регистрируемых потоков атомов перезарядки. Сложность задачи заключается в том, что в интересующем диапазоне энергий сечения перезарядки имеют малую величину и большинство из них быстро спадает с энергией. Другой важной

задачей является создание диагностической аппаратуры, соответствующей условиям использования на крупных токамаках. Одной из отличительных особенностей современных токамаков является то, что в процессе работы они создают интенсивные потоки нейтронного и гамма-излучений, уровень которых может достигать величин 108-1010 1/см2сек в месте установки диагностического оборудования. Такие интенсивные потоки создают серьезную проблему для выделения полезного сигнала над уровнем наведенного фона.

Цель настоящей работы заключалась в создании атомного анализатора частиц МэВ диапазона энергии, способного работать в условиях интенсивного нейтронного и гамма- излучений, использовании этого прибора в плазменных экспериментах для развития метода корпускулярной диагностики в данном диапазоне энергии и применении метода для исследования поведения быстрых ионов в плазме токамаков.

Основные результаты были получены в период с 1989 по 1998 г.г. и изложены в работах / 26, 31, 70, 71, 75-77, 79, 87, 89, 93, 94 /. В течение этого времени в ФТИ им.А.Ф.Иоффе был разработан атомный анализатор МэВ диапазона энергии ГЕММА-2М и проведена его абсолютная калибровка на ионном циклотроне. Приборы такого типа, поставленные из ФТИ, были установлены на токамаках JET, TFTR и JT-60U, где с их использованием была проведена целая серия плазменных экспериментов.

Диссертационная работа состоит из пяти глав, введения и заключения.

В первой главе рассмотрены источники и особенности поведения быстрых ионов в плазме токамаков и основные физические процессы, влияющие на формирование их функции распределения. Дан краткий обзор диагностических методов, используемых для изучения быстрого ионного компонента плазмы МэВ диапазона энергии.

Во второй главе описаны конструкция и принцип работы атомного анализатора частиц ГЕММА-2М и приведены основные результаты калибровки прибора.

В третьей главе изложена модель нейтрализации высокоэнергичных изотопов водорода в горячей плазме, лежащая в основе расчетов нейтрализационной мишени, используемых в последующих главах диссертации.

Четвертая глава посвящена анализу результатов по исследованию потоков атомов водорода МэВ диапазона энергии в экспериментах по ионно-циклотронному (ИЦР) нагреву плазмы на установке JT-60U. Приведены основные результаты по изучению нейтрализационной мишени высокоэнергичных ионов водорода и результаты параметрического исследования эффективности ИЦР нагрева.

В пятой главе изложены основные результаты экспериментов по исследованию поведения термоядерных тритонов, рождающихся в реакции синтеза ядер дейтерия, в разрядах с мощной инжекцией нейтральных пучков, полученные на установке JET.

Заключение диссертации по теме «Физика плазмы», Афанасьев, Валерий Иванович

4. Результаты исследования поведения термоядерных тритонов, рождающихся в реакции синтеза ядер дейтерия в режимах мощного нагрева плазмы с помощью нейтральных пучков, полученные на установке JET. а) Обнаружено, что в этом случае определяющую роль в нейтрализации термоядерных тритонов играет их перезарядка на атомах пучка и его гало. Это соответствует случаю классической активной корпускулярной диагностики и позволяет определить локальную функцию распределения тритонов в центре плазмы. б) Впервые по потокам атомов перезарядки на пучке измерена локальная энергетическая функция распределения термоядерных тритонов. Показано, что сама функция и ее временная эволюция находится в хорошем согласии с предсказаниями классической теории торможения быстрых частиц в плазме при отсутствии их заметных потерь, а профиль удерживаемых в плазме термоядерных тритонов близок к профилю их рождения.

В заключение хочу поблагодарить моего научного руководителя А.В.Худолеева за большую помощь на всех этапах данной работы. Хочу искренне поблагодарить М.П.Петрова за ценные методические указания и полезные обсуждения результатов работы.

Благодарю всех сотрудников группы корпускулярной диагностики ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН и моих коллег из Санкт-Петербурского Технического университета, а именно, С.С.Козловского, В.И.Минеева и В.В.Гребенщикова за плодотворную совместную работу. Хочу также поблагодарить М.Н.Панова и А.А.Басалаева и всех сотрудников циклотронной лаборатории ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН за помощь в проведении калибровочных экспериментов.

Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность моим зарубежным коллегам Й.Кусаме, Х.Кишимоте, А.Гондалекару и П.Томасу за помощь в организации работы и создание благоприятных условий для ее проведения на установках JT-60U и JET.

Хочу выразить глубокую признательность В.В.Афросимову и В.Е.Голанту за поддержку и постоянный интерес к данной работе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последнее время наблюдается довольно интенсивное развитие различных методов диагностики быстрого ионного компонента плазмы. Это обусловлено той важной ролью, которую будут играть эти частицы и, прежде всего, альфа-частицы - основной источник термоядерной энергии в будущем токамаке-реакторе. Одним из наиболее прямых методов диагностики быстрых частиц является корпускулярная диагностика, основанная на измерении и анализе энергетических спектров атомов перезарядки. Опыт использования данной методики на современных крупных токамаках показал, что она способна обеспечить высокую информативность и надежность результатов. Созданные атомные анализаторы частиц обеспечивают проведение измерений в условиях высокого уровня радиационного облучения. Возможности метода успешно продемонстрированы в различных диагностических схемах - пассивном варианте, с инжекцией нейтральных пучков и с инжекцией пеллеты. Корпускулярные измерения позволили получить интересную информацию о поведении в плазме различных продуктов термоядерного синтеза и быстрых ионов, ускоренных с помощью методов дополнительного нагрева. Достигнутые результаты позволяют рассматривать корпускулярный метод, как одно из наиболее перспективных направлений развития диагностики быстрых частиц.

Данная диссертация представляет собой часть этой работы и отражает все этапы ее развития: разработку и калибровку аппаратуры, развитие модели нейтрализации быстрых ионов в плазме, применение диагностики в плазменных экспериментах.

На защиту выносятся следующие результаты:

1. Разработка и абсолютная калибровка атомного анализатора частиц ГЕММА-2М. Создан прибор для измерения потоков и энергетических спектров атомов Н, Б, Т в диапазоне энергий 0.2 - 2 МэВ и атомов 3Не и 4Не в диапазоне энергий 0.4 - 4 МэВ с эффективностью регистрации 0.05 - 0.4 для изотопов водорода и 0.2 - 0.4 для изотопов гелия. Анализатор позволяет регистрировать частицы одновременно в восьми энергетических каналах с динамическим диапазоном 4 и энергетическим разрешением 5 - 10%. Прибор обеспечивает возможность измерения при наличии нейтронного и гамма излучения интенсивностью до 108 1/см2сек в месте расположения детекторов анализатора.

2. Результаты модельных расчетов и экспериментов по исследованию нейтрализационной мишени высокоэнергичных ионов водорода, полученные на установке 1Т-60и. Использовался комбинированный дополнительный нагрев плазмы: инжекция нейтральных пучков и ионный циклотронный нагрев малой добавки ионов водорода на второй гармонике основной циклотронной частоты (ИЦР нагрев). а) Обнаружена сильная зависимость потока атомов водорода со сравнительно малой энергией от относительного тороидального положения инжектируемого нейтрального пучка и атомного анализатора в гелиевых плазменных разрядах. Показано, что эффект обусловлен пространственной локализацией ионов Не+ вблизи места инжекции. б) Обнаружено, что в разрядах с инжекцией нейтрального пучка в гелиевую плазму форма энергетического спектра атомов водорода до инжекции и в момент инжекции пучка отличаются друг от друга. Подобное явление не обнаружено в разрядах с инжекцией нейтрального пучка в дейтериевую плазму. На основании сравнения обоих случаев удалось выделить вклад ионов Не+ и С5+ в нейтрализацию быстрых протонов. Показано, что в первом случае эффект связан с изменением относительной роли ионов Не+ и С5+ в нейтрализации быстрых протонов до инжекции и в момент инжекции пучка. Во втором случае форма спектра не изменяется, поскольку нейтрализация происходит только на ионах С5+. в) Развитая в данной работе нейтрализационная модель применена для восстановления энергетической функции распределения быстрых ионов водорода по энергетическому спектру атомов перезарядки.

3. Результаты изучения параметрических зависимостей температуры малой добавки водорода при ИЦР нагреве плазмы на установке JT-60U. Обнаружено отсутствие зависимости температуры добавки от параметров плазмы и мощности нагрева, предсказываемой в классической теории Стикса. Показано, что в данном случае доминирующую роль играет близкая к линейной зависимость температуры от тока плазмы. Для объяснения эффекта предложена модель диффузионных потерь, не учитываемых в теории Стикса.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Афанасьев, Валерий Иванович, 1999 год

Список использованной литературы

1. V. S. Muchovatov, R. Bartiromo, D. Boucher et al, Role and Requirements for Plasma Measurements on ITER, P. E. Stott et al (editors), Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors 2, Plenum Press, 1996, pp. 25-40.

2. S. J. Zweben, S. Putvinski, M. P. Petrov et al, Alpha-Particle Physics and Measurement Requirements for ITER, P. E. Stott et al (editors), Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors, Plenum Press, 1996, pp. 468-477.

3. W. W. Heidbrink and G. Sadler, The Behaviour of Fast Ions in Tokamak Experiments, Nuclear Fusion, vol. 34, No. 4, 1994, pp. 535-615.

4. R. K. Janev et al, Nuclear Fusion, vol. 29, 1989, pp. 2125.

5. R. J. Hawryluk, in Physics of Plasmas close to Thermonuclear Conditions, (Proc. Course Varenna 1979), vol. 1, CEC, Brussels, 1980, p. 19.

6. V. E. Golant and V. I. Fedorov, RF Plasma Heating in Toroidal Fusion Devices, New York and London, 1989.

7. А. В. Лонгинов и К. H. Степанов, Высокочастотный нагрев плазмы в токамаках в области ионных циклотронных частот, в книге "Высокочастотный нагрев плазмы", Горький, 1983.

8. Ya. I. Kolesnichenko, The Role of Alpha Particles in Tokamak Reactors, Nuclear Fusion, vol. 20, No. 6, 1989, pp. 727-780.

9. J. G. Cordey et al, Nuclear Fusion, vol. 15, 1975, p. 441.

10. S. V. Putvinskii et al, in Reviews of Plasma Physics, vol. 1, New York, 1993, p. 239.

11. Д. В. Сивухин, Дрейфовая теория движения заряженной частицы в электромагнитных полях, Вопросы теории плазмы, том 1, 1963, сс. 7-97.

12. V. L. Yakimenko, Soviet Physics, JETP, vol. 17, 1963, p.1032.

13. C. F. Kennel and F. Engelmenn, Velocity Space Diffusion from Weak Plasma Turbulence in a Magnetic Field, The Physics of Fluids, vol. 9, 1966, p. 2377.

14. Т. H. Stix, Fast-Wave Heating of a Two-Component Plasma, Nuclear Fusion, vol. 15, No. 4, 1975, pp. 737-754.

15. G. W. Hammet, Fast Ion Studies of Ion Cyclotron Heating in PLT Tokamak, PhD Thesis, Princeton University, NJ, 1986,221 p.

16. D. E. Post, D. R. Mikkelsen, R. A. Hulse et al, Techniques for Measuring the Alpha-Particle Distribution in Magnetically Confined Plasmas, Journal of Fusion Energy, vol. 1, No. 2, 1981, pp. 129-142 (see also PPPL-1592, 1979).

17. M. I. Mironov, V. I. Afanassiev and A. V. Khudoleev, Possibility of Using Li+ Fraction of Lithium Beam for Fusion Alpha-Particle Diagnostics, 23d EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, vol. 20C (III), 1996, pp. 1043-1046.

18. A. S. Schlachter, J. W. Stearns, and W. S. Cooper, Neutral-beam diagnostic for fast confined alpha particles in a burning plasma: Application on CIT, Review of Scientific Instruments, vol. 59, Issue 8, 1988, pp. 1729-1731.

19. M. Sasao and K. N. Sato, Alpha-Particle Diagnostics with High Energy Neutral Beams, IPPJ-695, Nagoya University, 1984.

20. В. И. Афанасьев, В. В. Афроснмов, А. Б. Извозчиков и др., Возможности диагностики альфа-частиц по потокам атомов в токамаке ТСП, Препринт ФТИ, No. 1304, 1988.

21. L. R. Grisham, D. Е. Post, J. С. Weisheit et al, Status Report of the Fusion Alpha Confinement, PPPL-1661, Princeton University, 1980.

22. В. И. Афанасьев, А. А. Басалаев, А. И. Кисляков и др., Состояние работ по диагностике быстрых альфа-частиц с использованием перезарядки на мегаэлектронвольтных пучках атомов, Препринт ФТИ, No. 1369, 1989.

23. А. Е. Costley, К. Ebisawa, P. Edmonds et al, Overview of the ITER Diagnostic System, P. E. Stott et al (editors), Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors, Plenum Press, 1996, pp. 41-56.

24. V. I. Afanasjev, A. B. Izvozchikov, A. A. Korotkov and A. V. Khudoleev, Prospects of Fast Alpha-Particle Diagnostics by the Low Energy Helium Atomic Beam, ITER Diagnostics Meeting, ITER-IL-PH-79510, 1989 (see also Preprint PTI, No. 1364, 1989).

25. A. B. Izvozchikov, A. V. Khudoleev, M. P. Petrov et al, Charge-Exchange Diagnostics of Fusion Alpha-Particles and ICRF Driven Minority Ions in MeV Energy Range in JET Plasma, JET Report, JET-R (91) No. 12, 1991.

26. M. P. Petrov, V. I. Afanasyev, S. Corti et al, Neutral Particle Analysis in the MeV Range in JET, 19th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, vol. 16C(II), 1992, pp. 1031-1034.

27. A. V. Khudoleev, V. I. Afanasyev, S. Corti et al, Measurements of MeV Energy ICRF Driven Minority Ions in JET, 19th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, vol. 16C(I), 1992, pp. 151-154.

28. A. V. Khudoleev, V. I. Afanasyev, S. Corti et al, Measurements of MeV Hydrogen Minority Ions in JET, EP Topical Conference on Radiofrequency Heating and Current Drive of Fusion Devices, vol. 16E, 1992, pp. 117-120.

29. G. Sadler, P. Barabaschi, E. Bertolini et al, Effects of Enhanced Toroidal Field Ripple on JET Plasmas, 19th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, vol. 16C(I), 1992, pp. 167-170.

30. A. A. Korotkov, A. Gondhalekar and A. J. Stuart, Impurity Induced Neutralization of Megaelectronvolt Energy Protons in JET Plasmas, Nuclear Fusion, vol. 37, No. 1, 1997, pp. 35-51.

31. А. В. Худолеев, В. И. Афанасьев, А. И. Кисляков, М. П. Петров и С. С. Козловский, Корпускулярная диагностика частиц в МэВ-диапазоне энергий на крупных современных токамаках, Физика плазмы, т. 24, № 2, 1998, с. 1-9.

32. A. A. Korotkov and А. М. Ermolaev, Impurity Induced Neutralization of Alpha Particles and Application to ITER Diagnostics, 22nd EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, vol. 19C(III), 1995, pp. 389-372.

33. A.V.Khudoleev,V.I.Afanassiev, A.I.Kislyakov et al, The Neutral Particle Analysis System for D-T Plasma Composition Control in ITER, ITER Report, 1997.

34. R. K. Fisher, J. S. Leffler, A. W. Howald and P. B. Parks, Fusion Technology, No. 13, 1988, p. 536.

35. R. K. Fisher, J. M. McChesney, A. W. Howald et al, Alpha Particle Diagnostics Using Impurity Pellet Injection, Review of Scientific Instruments, vol. 63, 1992, pp. 4499-4504.

36. S. S. Medley, D. K. Mansfield, A. L. Roquemore et al, Design and Operation of the Pellet Charge Exchange Diagnostic for Measurement of Energetic Confined a Particles and Tritons on the Tokamak Fusion Test Reactor, Review of Scientific Instruments, vol. 67, Issue 9, 1996, pp. 3122-3135.

37. J. M. McChesney, H. H. Duong, R. K. Fisher et al, Results Obtained Using the Pellet Charge Exchange Diagnostics on TFTR, Review of Scientific Instruments, vol. 66, Issue 1, 1995, pp. 348-350.

38. N. N. Gorelenkov, R. V. Budny, H. H. Duong et al, Modeling of a-Particle Slowing Down. Confinement and Redistribution by Sawteeth in TFTR Using FPPT Code, Nuclear Fusion, 1997, p. 1053.

39. R. K. Fisher, C. W. Barnes, A. Gondhalekar et al, ITER Alpha Particle Diagnostics Using Knock-On Ion Tails, P. E. Stott et al (editors), Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors, Plenum Press, 1996, pp. 485-503.

40. D. P. Hutchinson, K. L. Vander Sluis, J. Sheffield, and D. J. Sigmar , Feasibility of Alpha-Particle Measurement by CO2 Laser Thomson Scattering, Review of Scientific Instruments, vol. 56, Issue 5, 1985, pp. 1075-1077.

41. A. E. Costley, H. Bindslev, M. Comiskey, A Collective Scattering Diagnostic to Measure Fast-Ion and Alpha-Particle Distributions in JET, P. E. Stott et al (editors), Diagnostics for Contemporary Fusion Experiments, 1991, pp. 877-884.

42. V. Mukhovatov, H. Hopman, G. W. Pacher et al, ITER Operations and Diagnostics, in Proceedings of International Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion Research, vol. Ill, 1991, p. 427.

43. R. Behn, D. Dicken, J. Hackmann et al, Ion Temperature Measurement of Tokamak Plasmas by Collective Thomson Scattering of D2O Laser Radiation, Physical Review Letters, vol. 62, Issue 24, 1989, pp. 2833-2836.

44. R. K. Richards, D. P. Hutchinson, C. A. Bennett et al, Measurement of CO2 laser small angle Thomson scattering on a magnetically confined plasma, Applied Physics Letters, vol. 62, Issue 1, 1993, pp. 28-30.

45. J. S. Machuzak et al, IV IAEA Meeting on Alpha Particle in Fusion Research, Princeton, 1995.

46. J. A. Hoekzema, H. Bindslev, J. Egedal et al, First Observations of Collective Thomson Scattering from JET Plasma, 22nd EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, vol. 19C(II), 1995, pp. 445-448.

47. U. Tartari, Collective Thomson Scattering Diagnostic of Confined Alpha Particle Distributions in ITER, P. E. Stott et al (editors), Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors, Plenum Press, 1996, pp. 513-526.

48. M. Rosenberg, N. A. Krall and K. G. Moses, JAYCOR Report, No. J530-85-313/1305, 1985.

49. S. J. Zweben, Aproaches to Diagnostics of Alpha Particles in Tokamaks, Review of Scientific Instruments, vol. 57, 1986, pp. 1723-1728.

50. TFR Group, Nuclear Fusion, vol. 23, 1983, p. 423.

51. G. A. Cottrell and R. O. Dendy, Physical Review Letters, vol. 60, 1988, p. 33.

52. G. Greene and TFTR Group, Proceedings of 17th European Conference on Controlled Fusion and Plasma Heating IV, 1990, p. 1540.

53. K. M. Young, Alpha-Particle Diagnostics, P. E. Stott et al (editors), Diagnostics for Contemporary Fusion Experiments, 1991, pp. 573-594.

54. D. R. Slaughter, NuclearTechniques for Determining the Spatial and Energy Distribution of Fast-Confined Alpha Particles in Ignited D-T plasma, Review of Scientific Instruments, vol. 56, Issue 5, 1985, pp. 1100-1102.

55. E. Cecil, S. J. Zweben and S. Medley, Nuclear Instrument Methods, vol. A25, 1986, p. 547.

56. G. J. Sadler, S. W. Conroy, O. N. Jarvis et al, Investigations of Fast-Particle Behavior in Joint European Torus Plasmas Using Nuclear Techniques, Fusion Technology, vol. 18,1990, pp. 556-572.

57. O. N. Jarvis, J. M. Adams, P. J. A. Hovarth et al, Gamma-Ray Emission Profile Measurements from JET ICRF-Heated Discharges, JET Report, JET-P(95), No. 53, 1995.

58. H. Kimura, M. Saigusa, S. Moriyama et al, Exitation of High n Toroidicity-Induced Alfven Eigenmodes and Associated Plasma Dynamical Behaviour in the JT-60U ICRF Experiments, Physics Letters A, vol. 199, 1995, pp. 86-92.

59. T. Kondoh, H. Kimura, Y. Kusama et al, Gamma-Ray Measurements in JT-60U ICRF Heated Plasma, Journal of Plasma Physics and Fusion Research, vol. 72, 1996, p. 1397.

60. J. A. Adams, O. N. Jarvis, G. J. Sadler et al, Nuclear Instrument Methods, vol. A329, 1993, p. 277.

61. F. B. Marcus, J. A. Adams, P. Batistoni et al, A Neutron camera for ITER: Conceptual Design, JET Report, JET-P(95) 45, 1995.

62. V. G. Kiptily, I. A. Polinovskii, I. N. Chugunov et al, ITER Gamma Diagnostics: 2-D neutron and gamma camera, P. E. Stott et al (editors), Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors, Plenum Press, 1996, pp. 513-526.

63. V. G. Kiptily, Capabilities of Gamma Spectroscopy for Fast Alpha-Particle Diagnostics, Fusion Technology, vol. 18, 1990, p. 454.

64. R. K. Fisher, P. B. Parks, J. M. McChesney and M. N. Rosenbluth, Fast Alpha Particle Diagnostics Using Knock-On Ion Tails, Nuclear Fusion, vol. 34, No. 10, 1994, pp. 1291-1297.

65. D. D. Ryutov, Soviet Journal of Plasma Physics, vol. 13, 1988, p.741.

66. D. D. Ryutov, Physica Scripta, vol. 45, 1992, p. 153.

67. P. Helander, M. Lisak and D. D. Ryutov, Formation of Hot Ion Populations in Fusion Plasmas by Close Collisions with Fast Particles, Plasma Physics and Controlled Fusion, vo. 35, 1993, pp. 363-377.

68. R. K. Fisher, C. W. Barnes, A. Gondhalekar et al, ITER Alpha Particle Diagnostics Using Knock-On Ion Tails, P. E. Stott et al (editors), Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors, Plenum Press, 1996, pp. 485-503.

69. T. Elevant, Garis, R. Chakarova, and P. Linden, A neutron spectrometer for ITER, Review of Scientific Instruments, vol. 66, Issue 1, 1995, pp. 881-883.

70. Y. Kusama, V. I. Afanassiev, M. Nemoto et al, Direct Measurement of MeV-Range Atomic Hydrogen Using a Charge-Exchange Neutral Particle Analyzer in ICRF-Heated JT-60U Plasmas, JAERI-Research, No. 94-036, 1996.

71. Y. Kusama, M. Nemoto, V. I. Afanassiev et al, Neutral Particle Analyzer with Energy Range up to 4 MeV for Both Alpha Particles and Protons, Fusion Engineering and Design, vol. 34-35, 1997, pp. 531-534.

72. A. I. Kislyakov, A. V. Khudoleev, S. S. Kozlovskij and M. P. Petrov, High Energy Neutral Particle Analyzer, Fusion Engineering and Design, vol. 34-35, 1997, pp. 107-113.

73. S. K. Allison, S. D. Warshaw, Review of Modern Physics, vol. 25, 1953, p. 779.

74. S. K. Allison, Review of Modern Physics, vol. 30, 1958, p. 1137.

75. С. С. Козловский, В. И. Минеев, В. В. Гребенщиков, А. В. Худолеев, В. И. Афанасьев и Ф. И. Гарсия, Сцинтилляционный детектор для регистрации частиц в диапазоне энергий 0.1-4 МэВ с низкой чувствительностью к

нейтронному и гамма излучению, Стендовый доклад на 9-м Совещании по Диагностике Высокотемпературной Плазмы, Санкт-Петербург (Россия), 2-4 июня 1997.

76. В. И. Афанасьев, А. Б. Извозчиков, С. Я. Петров и Ф. В. Чернышев, Влияние массового разрешения многоканального атомного анализатора на определение изотопного состава водородной плазмы, Журнал технической физики, том 67, № 4,1997, сс. 13-18.

77. Y. Kusama, М. Nemoto, М. Satoh et al, Charge-Exchange Neutral Particle Measurement in MeV Energy Range, Review of Scientific Instruments, vol. 66, Issue 1, 1995, pp. 339-341.

78. А. В. Деч, С. С. Козловский, А. В. Худолеев и С. Я. Петров, Программа расчета магнитных систем для анализаторов нейтральных частиц, Стендовый доклад на 9-м Совещании по Диагностике Высокотемпературной Плазмы, Санкт-Петербург (Россия), 2-4 июня 1997.

79. V. I. Afanassiev, Y. Kusama, М. Nemoto et al, Measurement of Atomic Hydrogen Fluxes in MeV-Energy Range in ICRF-Heated JT-60U Plasmas, 22nd EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, vol. 19C (II) , 1995, pp. 5760.

80. В. В. Афросимов и M. П. Петров, Корпускулярная диагностика в горячей плазме, В сб. Тезисов докладов 11-го Совещания по диагностике горячей плазме, Харьков, 1997, 47 с.

81. А. Б. Извозчиков, Автореферат диссертации на соискание степени к. ф.-м. наук, ФТИ им.А.Ф.Иоффе, АН СССР, Ленинград, 1980.

82. С. F. Barnett (editor), Atomic Data for Fusion, vol. 1, Rep. ORNL-6O86/VI, 1990.

83. C. F. Barnett (editor), Atomic Data for Fusion, vol. 5, Rep. ORNL-6090, 1990.

84. Ю. H. Днестровский и Д. П. Костомаров, Математическое моделирование плазмы, М., "Наука", 1982.

85. Yu. N. Dnestrovskij, S. Е. Lysenko and A. I. Kislyakov, Recombination-Induced Neutral-Particle Flux in Tokamaks, Nuclear Fusion, vol. 19, 1979, pp. 293-299.

86. H. A. Bethe and E. E. Salpeter, Quantum Mechanics of One- and Two-Electron Atoms, Springer-Verlag, Berlin, 1957.

87. V. I. Afanassiev, Y. Kusama, M. Nemoto et al, Neutral Particle Analysis in MeV-Energy Range and Relative Role of He+ and C5+ Ions in Fast Proton Neutralization in ICRF and Combined ICRF/NBI-Heated JT-60U plasmas, Plasma Physics and Controlled Fusion, vol. 39, 1997, pp. 1509-1524.

88. О. В. Константинов и В. И. Перель, Об энергетическом распределении быстрых нейтральных атомов, выходящих из плазмы, Журнал технической физики, том XXX в. 12, 1960, сс. 1485-1488.

89. А. V. Khudoleev, Y. I. Afanassiev and М. I. Mironov, He+ Halo Formation during Neutral Beam Injection into Magnetically Confined Plasma, 23d EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, vol. 20C (III), 1996, pp. 1039-1042.

90. R. J. Fonk, D. S. Darrow and K. P. Jachnig, Determination of Plasma-Ion Velocity Distribution via Charge-Exchange Recombination Spectroscopy, Physical Review A, vol. 29, pp. 3288-3309, 1984.

91. JT-60U Team, Review of JT-60U Experimental Results in 1997, JAERI-Research 98-039, 1998.

92. Т. Kondoh et al, Journal of Nuclear Materials, 241-243, 1997, p. 564.

93. F. V. Tchernyshev, V. I. Afanassiev, Y. Kusama et al, Experimental Scaling for Fast Ion Temperature during Ion Cyclotron Heating in JT-60U, Review of JT-60U Experimental Results in 1997, JAERI-Research 98-039, 1998, pp. 89-92.

94. V. I. Afanassiev, A. Gondhalekar and A. V. Khudoleev, Local Measurement of Energy Distribution Function of DD Fusion Tritons by Neutral Particle Analysis in MeV-Energy Range on JET, JET Report, to be published in 1998.

95. JET Joint Undertaking, Progress Report 1997, EUR 18199-EN-C, EUR-JET-PR15, 1998.

96. D. J. Sigmar, Velocity Space Instabilities of Alpha Particles in Tokamak Reactors, in Proceedings of the Varenna Course on Physics of Plasmas Close to Thermonuclear Conditions, Vol.1, Commission of the European Communities, Brussels, 1980, pp. 271-288.

97. M. von Hellermann and H. P. Summers, Atomic Modeling and Spectroscopic Diagnostics, Review of Scientific Instruments, vol. 63, Issue 10, 1992, pp. 51325139.

98. C. D. Boley, R. K. Janev and D. E. Post, Enhancement of the Neutral Beam Stopping Cross Section in Fusion Plasmas Due to Multistep Collision Processes, Physical Review Letters, vol. 52, Issue 7, 1984, pp. 534-537.

99. R. K. Janev et al, Nuclear Fusion, vol. 29, 1989, p. 2125.

100. А. А. Коротков и M. С. Самсонов, Сечения ослабления пучков легких атомов в плазме термоядерных установок с учетом эффективного заряда плазмы и потери электронов через возбужденные атомы, Доклад на III советско-американском совещании по проблеме: Физические и технические проблемы компактного токамака с зажиганием, Принстон, 16-20 января 1989г.