Отзывы официальных оппонентов (Система допплеровской рефлектометрии для стелларатора в условиях высокой мощности ЭЦР нагрева)

ОТ31х1В офипиального оппонента д,ф.-м.н.. Е,А. Кральниной. на диссертацию Л.Л. Хар )евского «Система допплеровской рефлектометрии для стелларатора в условиях ВысокОЙ мощнО! Ги ЭЦ! 1и! рева)5, предстаВленну)О на соискание у«!Сноп сте!юни кандндата кандидата тсхнических Еиук пО специальности 01.04.0:1 -- «Радпофизикая 1'адиофизическис диагностики (интсрферометры, рефлекгометры и др.) являются значителыц)й частью современного 1!Иа)-иостичсского комплекса установок управляемого термоядерного синтеза (УТС): стеллараторов.

токамаков, линейных ловушек. Бесконтактные измерения. проводнмыс такими диагностиками. Позволяют широко нх использовать для определения как макропараметров (профилей и средней значений плотности и температуры электронов), так и ыикропарж)етров (флуктуаций этих значений) плазмы. К настоящему времени основной причиной повышенного интереса к изученпк) природы флуктуациЙ пл(гь1ы В заз(кн)"!ых ма! Нитнь!х ЛОВуцэках слу)!сит множсстВО )кспсримснтат!ьных фа!ОГОВ. кото)эыс прямо указыВВН)т на Влияние флукту1!Ций п(! Время тдержаиия В ловкшках, И.(м(.рения п(!раме)ров ннзкочастотноЙ ту)эбут!Снтности и скорости полоилального вращения плазменного шнура.

также связанные с радиальным электрическим полем и временем удержания. проводятся в токамаках ( Т-10. ФТ-2, ТУМАН-ЗМ. А(5Т)ЕХ) и стеллараторах (Т)-!1, %7Л-Х) рефлектометрическимп диагностиками разного типа, В настоящее время на сэеллараторе Л-2М достигнуты максим пьные плотности энерговклада при э(!ектронно-циклотроннох! нагреве (ЭЦН) плазмы. '1'акой метод нагрсва с исти)льзованием мощных гиротронов ( мощность 1 МВт, длительность импульса 1 час) рассматривается как осн(ганой метод дополнительного (к токовому) на~рева плаза)ы на строящемся международном токамаке-реакторе ИТЭР.

Создание оригинальной системы допплеровской рефлектометрии позволяет определять характеристики плазмешюй турбулентности и скорости вращения шнура на стслэаараторс Л-2М, чго яв)1я(-.'!ся паж~ОЙ и актуа:1ьной фу)щаментальноЙ з()дачей для исс,!Сдовапия Вь!соко(смпс!ХпурноЙ п)юзмы и!)и реко)этпн)х .н!(Рговкладах ЭЦН. Осо(б)анно ценн~м являсг!.С51 1)(.п)ение п)эикладноп задачи.

связ;)иной с у11сгом особенностей ~оздания ц~лого класса радиофизических диагносп)к в установках УТС' для провед(.ни)1 1г)мс1)ен!1Й в таких условиях. Лкзуаэ)ьноэст) данной 1)або!1,! Не Вызыва(;.!' Сомнения. Целью диссергациониой работы являлось создание СВЧ комплекса до)п!леровской рефлектометрии для диа!.Посгики для проведения радиофизических исследований поведения плазменноп) шнура, в условиях высокой мо(цности вводимого импульсного СВС!-излучения на частоте 75 Г1"ц (с мо)дностью до 1МВт) при электронноцик.)си ропном на! реве плазмы.

Новизна исследований. В диссертацношюй работе А.Л. Харчевского, посвященной создан!по и тестированию Доппз!е!)овского рефлекгомегра на стеллараторе Л-2М. а так)ке получению первых резулыатов измерений плазменных параметров, можно отметить следующие новые результаты: 1. Впервые на тороидгц!ьной установке создан Допплеровский рефлектометр„ который позволяет проводить измерения параметров турбулентности на периферии плазмы в режиме удельного энерговклада более 1МВт!К1~ при ЭЦН. 2, Для использования системы допплеровской рефлектомтерии в диапазоне 30 - 40 ГГц теоретически обоснованы особенности конструирования: введение дополнительных СВЧ фильтров, Особенности настройки антс>ш.

систем сбора и обработки данных. 3. Диаграмма направленности излучения рупора антенны диагностики была промоделирована. и расчитана с помощью многомодового приближения Гаусса-Лагерра и подтверждена измерениями пространственного распределения плотности потока энер!ии Зондируч01цего их1учения на специжп но с>>здыннок! стснде. 4. В системе автоматического проектирования БМРго рассчитан в трехмерной !.сометрии.

создан и впервые применен для диагностик рефлектометрии (не только Допплсровской) фильтр >э>екгр!>магнитного излучения миллиметрового диапазона на основе резошпора Фабри-Г1еро из слк)дяных пластин. 5. Впервые проведены измерения полоидальной скорости вращения плазменного пп!ура в стеллараторе при удельной мощности импульсной) ЭЦР-нагрева до 1 МВт. б. Впервые обнаружено одновременное сугцествование двух типов низкочастотных плазменных неустойчивое!ей (градиентных воино- и электронно-температурных! вблизи крайней !ВмкнутОЙ маги~~НОЙ поверпостп в с!Сл!шрагорс. Достоверност! полученных результатов и научных положений. Досто!>срность полученных экспериментальных характеристик пе Вызывает сом!ПениЯ.

Измерения параметрОВ туроуз!сн'! нОс"! и диаг1ц)стикОЙ ДО11плсрОВскОЙ рефлектометрии на стеллараторе Л-2М подтверждены сравнением с изл!срениями диагностикой рассеяния излучения >иротрона на флуктуациях плотности плазмы, Досп)верность полученных результатов. измеренных характеристик отдельных компонент рефлектометра подтверждена как сравнением с теоретическими оценками, так н проверкой на специально создан!и>м радиофнзическом стенде. Значимость полученных результатов. Результаты диссертации Об>!Вда!От ярко выраженной практической (технической) направленное гью. Созданная диагностика Дои плеровской рефлектометрии является нов!>й дл>! современных торондальных устновок УТС.

работающих прп больших мощностях >лск>роннг>-цгпс!1>!Р»нно!о нагрева плазмы. ПО:!учснныс В ходе экспсрих!Снтт> на стел:шра!Орс .!1-2М рез)ль!П>! ! яв;!Я>о!С>! Иов!Ями и имен)т большое нау1пц>е зна !Сн)!е. Представленный алгоритм модернизации а!Кгегшой системы и системы фильтрации диап10стикп допплсровской рс!1)лск!х>х!Стрип для прОВсдсния измерсниЙ В ус'юВиях больших удельных энерговк>шдов 'ЭЦН может быль использован для разработки иных типов радиофизических плазменных диагностик на других крупномасштабных установках У1С. Во введении сформулированы цели диссертационной работы и основные НОлхчспп>~!е розу:!ь'щты, показана практичсская значимость и научная ноВизна.

В первой главе представлено кра!к!>е перечисление типов бескоитактных микроволновых диапюстик плазмы в гороплальных установках У!'С. Описаны принципы работы интерферометров и рефлектометров. Указаны параме!ры плазмы, которые измеряются !или кон гролируются) разными диагностиками. Затем подробно описан принцип работы Допплеровской рефлектометрии плазмы. как диагностики в которой синтезировано два радиофизических метода; рефлектометрии, позволяющую зафиксировать простанственную область измерения, н коллективно|о СВь1 рассеяния, позволякпцего оценивать параметры флуктуаций и их скорости, Описаны различные варианты создания Допплеровского рефлетометра на токамаках и стеллараторах !Т3-11. АВИ|Х. Т)зХТОК.

ФЗ-2. ТУМАН-3М). Отдельный параграф посвящен исследовани|о ширя скоросги вращения плазмы мсзолом Допплеровской рефлектометрии на токамаке ТУМАН-3М. вьшолнешюму с участием автора, '.)ти исследования, проведенные в тороидальной установке без электронно-ци|слотронного нагрева позволили уточни гь необходимость включения дополнительной фильтрации полезного сигнала в диагностике, которая была создана на стеллараторе 71-2М. Втпраи | лава посвян|ена описани|о экспе)зимента:|ьной усз ановки !стенда) стелларатора Л-2М с гиротронным комплексом МИГ-3 и методам исследования макропараметров и микропараметров плазмы.

Приведена таблица радиофизнческих дишностик плазмы !рефлектометрии и рассеяния) дз|я исс |едования турбуг|ентности в разных областях плазменного шнура. Представлен список прменяемых на них методов обработки временных выброк данных с получением спектральных и корреляционных характеристик флуктуаций. Комплекс МИГ-3 .щя электронно-циклотронного нагрева плазмы состоит пз двух | ирогропов мощностью 700 кВт и 800 кВт, работающих на частоте 75 Г1 и. Введение |экого комплекса позво|шло увели п|ть мощность вводимого С!ЗЧ пзпг.чения в стелларшор до 1 МВ|. а удельную мощносзь до 4 МИт!м'. В этой главе указывается. что в стел|шраторе Л-2М реализован сценарий дополнительного нагрева плазмы необыкновенной СВЧ волной, предло:шгающей по теоретнчесим оценкам полного поглощения излучения в плазме, Огшако.

часть излучения при попадании в установку со с:южной конфигурацией ма|.нитно|о поля и плотности не поглощается в плазме (в основном. зпо связано с приходом в область по|лощсния СВЧ волны с обыкновенной поляризацией, которая не поглощается в плазме).

Ранее проведенные теоретические оценки н экспериментальные исследования показали, гто до 10-15"'о излучения гиротрона не поглощается в плазме, такие непоглощенные мощности СВЧ могут су|цественно з;пруднить рапп|у радиофизнческнх плазьшнпых лиагнос |их. Заканчиваезся перечислением особенностей, которые необходимо учи|ывать при создании дна|.ностики Допплсровской рсфлскгомегрии в таких условиях. 1 рез ьи глава |зосвяпге|ия расчез)'. Кои г)зуп)эовапи|о н созданию а|пи|ратной части Допплеровского рсфлекгометра на стеллараторе 71-2М, Она состоит из нескольких десятков пара|.рафов.

в которых последовательно описывается создание и настройка всех элементов див|.ностикп: волноводного тракта, и его элементов. системы согз|асованния ;|етекторной головки. ферри|он|но вентиля н филыра. и др, Особый интерес предстизляет численное моделирование и создание фильтра из слюды на основе резонаторов Фабри-Перо !ФП к !3 основе работы предложенного фильтра лежит резонатор-иптерферометр Фабри-Перо с двумя параллельными слюдяными пластинами. Резонансные свойства определяюгся в нем интерференционными минимумами и максимумами, связанными с длиной резонатора. Фильтр с пятью резонаторами ФабриР!еро бьш выбран для испольювапия в системе фильтрации. Система фильтрации необходима для фильтрации излучения п(ротрона на частоте 75 ГГц и состоит нз фтльтра Фабри-Перо и трех волноводно-штыревых фильтров. Расчет и конструирование последних приведен В О!дельном пара!.рафе.

Как для отдельных фильтро~, так и для Всей системы фильтрации были проведены стендовые измерения, которые показали хорошее сОВпаденне характеристик и'и Отов>ганн!Их ())ильтров с расчстными пг(рамстрами. Стендовые измерения фильтра ФП показали. что коэффициент передачи для изготовленного фильтра близок к расчетному. В главе подробно описана системы сбора, хранения и обработки сигналов рефлектометра, Полученные файлы с данными анализи()уются послсдОВатсльпо с исгго.'!Ьзованием )х!Зраоотанн01 О ВВ! Ором прОграмк(ного обеспечения (ПО) - от визуализации до нос!роения комплексноп> Фурье-спектра со ско.)ьзягцим ~~~О~ (ЗЕ) спектров), ):шва зак((нчивасгся Описани(',м п()оцесса настрОЙКИ и установки диагностической системы на экмперпментальную установку — стелларатор 1)-э у) Четвертая глава посвящена результатам измерения параметров низко !Встоной турбулентное~и на периферии плазменног-о шнура в стеллараторс, которые были произведены диссер!З(нтояг с помо(пью созданной им диагностической системы ДопплсровскОЙ ))ефлсктометри.

Уже первые ')кспсримснты с использованием сисгсмы допплеровской рефлектометрии на установкс показали, что Олагодаря оптимизации системы фильтров. обеспечивается подавление излучения гиротронов на уровень не менее 80 дБ. Стгою возможным проведение измерений с использованием ЭЦР нагрева плж)мы гиротронами с совокупной импульсной мощностьк) до ) МВт.