Synthetic H-Alpha Diagnostics for ITER: Inverse Problems and Error Estimations for Strong Non-Maxwellian Effects and Intense Divertor Stray Light

Determination of divertor stray light in high-resolution main chamber Hα spectroscopy in JET-ILW

“…The synthetic diagnostic makes it possible to directly compare the "true" values of the sought-for quantities with their values recovered, via solving the respective inverse problems, from the synthetic experimental data. The principles of a synthetic Hα diagnostics in the main chamber of tokamak with a strong DSL are presented in [10]. The novelty of this synthetic diagnostics is that it comprises in a united formalism the treatment of the following problems: (i) the effect of a strong DSL on the signal on the LoS (below we'll also use the term "track") in the main chamber, (ii) the effect of a substantial deviation of the neutral atom velocity distribution function (VDF) from a Maxwellian, in the SOL, on the spectral line shapes on the tracks in the main chamber, and (iii) the inclusion of the data of direct observation of the divertor to the inverse problem of recovering the parameters of the hydrogen in the SOL using the signal on the tracks in the main chamber.…”

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

“…Представленный анализ проведён с помощью так называемой синтетической Hα-диагностики в основной камере токамака, основные принципы которого сформулированы в [1]. Синтетическая диагностика позволяет непосредственно сравнивать «истинные» значения искомой величины с значениями, восстановленными из синтетических экспериментальных данных путём решения соответствующих обратных задач.…”

“…Напомним, что синтетическими экспериментальными данными называют смоделированные данные измерений, полученные путём расчёта ожидаемых сигналов в предположении знания всех параметров плазмы и измерительной аппаратуры (такой расчёт включает учёт эффектов статистического шума детекторов). Новизной синтетической диагностики [1] является то, что она в едином формализме объединила алгоритм решения следующих задач: учёт сильного рассеянного диверторного света (РДС), т.е. света, излучённого в диверторе, но за счёт отражений от металлических стенок камеры, дающего вклад в сигнал на хорде наблюдения в основной камере; учёт влияния на спектральную линию, измеряемую в пристеночной плазме (далее -СОЛ, scrape-off layer) на хордах наблюдения в основной камере, значительного отклонения функции распределения по скоростям (ФРС) нейтральных атомов от максвелловской; использование данных прямого наблюдения дивертора в обратной задаче восстановления параметров изотопов водорода в СОЛ с использованием сигналов с хорд наблюдения в основной камере.…”

“…света, излучённого в диверторе, но за счёт отражений от металлических стенок камеры, дающего вклад в сигнал на хорде наблюдения в основной камере; учёт влияния на спектральную линию, измеряемую в пристеночной плазме (далее -СОЛ, scrape-off layer) на хордах наблюдения в основной камере, значительного отклонения функции распределения по скоростям (ФРС) нейтральных атомов от максвелловской; использование данных прямого наблюдения дивертора в обратной задаче восстановления параметров изотопов водорода в СОЛ с использованием сигналов с хорд наблюдения в основной камере. В [1] сформулирована общая схема решения диагностической задачи и получены решения ряда промежуточных задач -прежде всего задачи выделения полезного сигнала, каковым является спектральная интенсивность излучения атомов изотопов водорода в СОЛ, от фонового сигнала, каковым является РДС, в условиях порой значительного превышения фонового сигнала над полезным. Напомним, что трудность указанной задачи обусловлена тем, что полезный и фоновый сигналы являются излучением атомов изотопов водорода в одних и тех же спектральных линиях бальмеровской серии водорода.…”

“…Ряд компонентов метода [1] тестирован в [2,3] при обработке результатов измерений на токамаке JET. Здесь нами проанализирована не только точность восстановления полного потока всех изотопов водорода без разделения на дейтерий и тритий, на атомы и молекулы, но и точность определения потока каждого из указанных компонентов в отдельности без измерения молекулярных спектров, только лишь по измерению спектров высокого разрешения линий бальмер-альфа.…”