Analysis of Accuracy of Measuring the Flux Density of All Hydrogen Isotopes From First Wall to Plasma Using the H-Alpha Diagnostics in Iter

Abstract

В статье представлены результаты анализа точности измерения плотности потока всех изотопов водорода с первой стенки основной вакуумной камеры в плазму токамака ИТЭР с помощью спектроскопии высокого разрешения линий бальмер-альфа изотопов водорода (Н-альфа-диагностика). В условиях ожидаемого высокого фонового излучения, создаваемого рассеянным диверторным светом, и отсутствия возможности использования оптических ловушек в ИТЭР необходима дифференциальная схема измерения, использующая пространственную вариацию коэффициента отражения света от естественного ландшафта первой стенки. Анализ точности измерения проведён с помощью метода синтетической диагностики, использующего результаты предсказательного численного моделирования различных режимов рециклинга водорода для расчёта ожидаемых диагностических сигналов и определения искомых параметров путём решения обратной задачи.Ключевые слова: спектроскопия высокого разрешения, линии бальмер-альфа, изотопы водорода, Н-альфа-диагностика, токамак, ИТЭР.The results of the analysis of the accuracy of measuring the flux density of all hydrogen isotopes from the first wall of the main vacuum chamber to the ITER tokamak plasma using the high-resolution spectroscopy of Balmer-alpha lines of hydrogen isotopes (H-alpha diagnostics) are presented. Under the conditions of the expected high background radiation generated by the divertor stray light and the absence of the possibility of using the optical dumps in ITER, a differential measurement scheme is necessary, which uses the spatial variation of the coefficient of the light reflection from the natural landscape of the first wall. The measurement accuracy analysis is carried out with the help of the method of synthetic diagnostics, which uses the results of the predictive numerical modeling of different modes of hydrogen recycling for simulation of the expected diagnostic signals and determination of the sought-for parameters by solving an inverse problem. ВВЕДЕНИЕПроведение анализа, представленного в настоящей статье, мотивировано недавним отказом от использования оптических ловушек в основной камере ИТЭР для интерпретации измерений диагностики «Спектроскопия водородных линий» (называемой в международной версии Hα-диагностикой, 55.E2 H-alpha (+Visible) Spectroscopy Diagnostic), поставляемой Россией в ИТЭР. Как показали исследования возможности стабилизации оптической системы в условиях её механических движений во время разря-(0) (0) (0) 2. J J J  На рис. 4 показаны результаты наилучшей подгонки синтетических спектров линии Dα в сценариях «d» и «o» для одного из тысячи расчётов в каждом случае. Несовпадение штриховых и сплошных кривых отражает зависимость результата решения обратной задачи от характера профилей плазмы в СОЛ и ошибки их измерения.