Experimental Investigation of Plasma Flows From Open Trap With the Toroidal Divertor Under Ecr Discharge

Abstract

Представлены результаты экспериментальных исследований плазменных потоков, вытекающих из открытой ловушки с торои-дальным дивертором. Холодная плазма создавалась при вводе микроволновой мощности в условиях электронного циклотрон-ного резонанса (ЭЦР). Излучение по волноводу через вакуумноплотное керамическое окно вводилось поперёк оси установ-ки. С помощью ленгмюровских зондов измерены пространственные распределения параметров плазмы. Максимальная плот-ность была ограничена критической плотностью n c (~10 12 см -3 ) для используемой частоты генератора. Обнаружено, что темпе-ратура и плотность плазмы в ловушке и вытекающих потоках практически не зависят от радиуса, когда зона ЭЦР находится в области удержания открытой ловушки, а плотность близка к n c . При плотности n < n c наблюдаются кольцевые плазменные структуры вблизи сепаратрисы, которые разрушались под действием низкочастотной неустойчивости. Обсуждаются возмож-ные механизмы появления структур и характера плазменных потоков.Ключевые слова: открытые ловушки, ЭЦР, тороидальный дивертор, плазменные потоки. EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF PLASMA FLOWS FROM OPEN TRAP WITH THE TOROIDAL DIVERTOR UNDER ECR DISCHARGEThe results of the experimental studies of plasma flows escaping from the open trap with the toroidal divertor are presented. Cold plasma was produced introducing the microwave power in the presence of the electron cyclotron resonance (ECR). The radiation passed the waveguide through a ceramic vacuum-tight window being introduced across the axis of the device. By means of the Langmuir probes the spatial distribution of plasma parameters have been measured. The maximum density was limited by the critical density n c (~10 12 cm -3 ) for the used generator frequency. It has been found that the temperature and density of trapped and escaping flows practically do not depend on the radius when the ECR zone is located near the open trap confinement region and density is closed to n c . At a density of n  n c plasma ring structures are observed near the separatrix, which were disintegrating under the influence of the low-frequency shortwave instability. The possible mechanisms of the plasma structures occurrence and the plasma flows nature are discussed.Key words: open trap, ECR, toroidal divertor, plasma flows. ВВЕДЕНИЕСоздание потоков холодной плазмы при вводе микроволновой мощности в условиях электронного циклотронного резонанса (ЭЦР) широко применяется в микроэлектронике, обработке поверхностей, ион-ных источниках, в том числе многозарядных, плазменных ракетных двигателях [1]. Метод успешно при-меняется в системах разделения изотопов [2], имеется предложение использовать его в системах сепара-ции материалов [3], где ионы, вытекающие из источника, нагревались с помощью винтовых антенн. Есте-ственно, такие потоки с последующим нагревом ионов можно использовать и в плазменных двигателях большой мощности [4], где тяга создаётся при течении ионно-горячей плазмы через магнитное сопло.Отметим некоторые преимущества ЭЦР-метода создания плазмы. Метод является бесконт...

Emission Spectroscopy Application for Changes Evaluation of the Optical Path Transmission Due to Degradation of the Plasma Facilities in-Vessel Elements

“…Исследование возможности демонстрации предложенной методики было проведено на установке ПС-1 [7] (рис. 1).…”