XIII Всероссийская конференция «Диагностика высокотемпературной плазмы» Звенигород, 8-13 июня 2009 г. - презентация

1 XIII Всероссийская конференция «Диагностика высокотемпературной плазмы» Звенигород, 8-13 июня 2009 г

2 Место проведения конференцииТруды конференции Председатель Оргкомитета I г. Ленинград, ФТИ АН СССР I г. Сборник «Диагностика плазмы»Б.П.Константинов II г. Харьков, ХФТИ АН УССР, IX г. Сборник «Диагностика плазмы» выпуск 2В.Т.Толок III г. Сухуми СФТИ АН ГССР, IX г. Сборник «Диагностика плазмы» выпуск 3, под редакцией С.Ю.Лукьянова, Госатомиздат. Н.И.Леонтьев IV г. Харьков, ХФТИ АН УССР, IX г. Сборник «Диагностика плазмы» выпуск 4,В.Т.Толок V г. Дубна, ФИАЭ АН СССР, IX г. Сборник «Диагностика плазмы» выпуск 5, под редакцией М.И.Пергамента, «Энергоатомиздат». Е.П.Велихов VI г. Алушта, ХФТИ АН УССР, IX г. Сборник «Диагностика плазмы», выпуск 6В.Ф.Зеленский VII г. Минск, ИФ АН БССР, БГУ VI г. Журнал «Физика плазмы», Том 18, 2 и 3 Е.П.Велихов VIII г.С.-Петербург, НИИЭФА им. Д.В.Ефремова, VI г. Журнал «Физика плазмы», Том 20, 1 и 2 М.И.Пергамент IX г.С.-Петербург, НИИЭФА им. Д.В.Ефремова, VI г. Журнал «Физика плазмы», Том 24, 2 и 3 М.И.Пергамент X г. Троицк, ТРИНИТИ, VI г. Журналы: «Физика плазмы» 2, 2004 «Приборы и техника эксперимента» 2, 2004 Э.А.Азизов XI г. Звенигород ФГУП «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» VI-2005г. Журналы: «Физика плазмы» 2, 2006 «Приборы и техника эксперимента» 2, 2006 Э.А.Азизов XII г. Звенигород ФГУП «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» VI-2007г. Журналы: «Физика плазмы» 2, 2008 «Приборы и техника эксперимента» 2, 2008 Э.А.Азизов Конференции по диагностике высокотемпературной плазмы

3 1. Измерения электрических и магнитных полей. 2. Микроволновые и субмиллиметровые методы диагностики. 3. Спектроскопия плазмы. 4. Лазерные методы диагностики. 5. Рентгеновская диагностика. 6. Корпускулярные методы диагностики. 7. Диагностика пристеночной плазмы. 8. Диагностика систем инерциального синтеза. 9. Аппаратура, диагностические средства и метрологическое обеспечение измерений. 10. Диагностические комплексы термоядерных установок. 11. Диагностика ИТЭР 12. Системы сбора и обработка экспериментальных данных. ТЕМАТИКА КОНФЕРЕНЦИИ

4 ПЛАЗМЕННЫЕ УСТАНОВКИ УстановкаЧисло докладов ИТЭР14 ГОЛ-34 ГДЛ1 (дисп. интерферометр) Т-102 Т-114 КТМ1 Глобус1 (ИЯФ) Л-2М3 Туман-3м1 Ангара2 Искра-54 3 (НИИ импульсной техники)

5 Диагностика ИТЭР

6 Сетевой график экспериментов на ИТЭР Complete Tokamak Construction First Plasma Hydrogen Helium Phase Complete Deuterium Phase Complete ITER Commissioning and Operations Start Torus Pump Down Pump Down & Integrated Commissioning First Plasma First Plasma Option Install In-Vessel, H&CD, Diagnostics He H Mode Studies Pre Nuclear Shutdown & Divertor Change Full H&CD, Diagnostics Commissioning Deuterium Phase D-T Plasma Exploration Q=10 Q=10 Long Pulse DT Hybrid Scenario DT H Mode Studies Hydrogen / Helium Phase First Plasma - Nominal H&CD Commissioning Full H&CD, Diagnostics 50% T Plant Operation Deuterium Tritium Phase Start Install Blankets Divertor Commission, Cool & Vacuum D Plasmas on W Divertor D H Mode Studies Trace-T Studies DT Non Inductive Scenario with Machine Operation Constraints 2018 г. – запуск без большинства диагностик и систем нагрева Красильников Проект ИТЭР –шаг в энергетику будущего

7 Россия поставляет диагностическое оборудование в размере 13,9% от полной стоимости диагностики ИТЭР Головной исполнитель - РНЦ «Курчатовский институт» При участии: ФТИ, ТРИНИТИ, НИИЭФА и др. Разрабатываются 9 систем для диагностики основных параметров плазмы: 1. Спектроскопия водородных линий (КИ) 2. Рефлектометрия (КИ) 3. Томсоновское рассеяние в диверторе (ФТИ) 4. Лазерная флуоресценция (КИ) 5. Анализатор атомов перезарядки (ФТИ) 6. Вертикальная нейтронная камера (ТРИНИТИ) 7. Гамма спектрометрия (ФТИ) 8. Монитор нейтронов в диверторе (ТРИНИТИ) 9. Активная спектроскопия (ТРИНИТИ) Вуколов Диагностика ИТЭР

8 PackageDiagnostics within package млн. евро P05H-Alpha (+ visible spectroscopy) 1,5А.Медведев (КИ) Up 07 & 02 Diagn. Eng.* 2,8 P06Reflectometer (Main Plasma, HFS) 1В.Вершков (КИ) Up 08 Diagn. Eng. 1,5 P15Neutral Particle Analyser 4 В.Афанасьев (ФТИ им.Иоффе) Eq 11 Diagn. Eng. 2,5 P19Laser-Induced Fluorescence 0,04 Е.Мухин (ФТИ им.Иоффе) Thomson Scattering (Divertor, Outer) 8,5 Dv 10 Diagn. Eng. 0,75 P23Diagn. Eng. (VNC) Ю.Кащук (ТРИНИТИ) Vertical Gamma Ray Spectrometers 0,075 Vertical Neutron Camera 2,5 Divertor Neutron Flux Monitors 1,1 P29(Edge CXRS) С.Тугаринов (ТРИНИТИ) CXRS Based On DNB (Edge) 2,2 SUM 30 Диагностическое оборудование РФ * - красным цветом выделены порт-плаги Вуколов Диагностика ИТЭР

9 Компоновка диагностик в порт-плагах Разработка испытательных стендов (нейтроны, маг.поле, температура) Отсутствие стандартов на оборудование и материалы Различный график работ в разных командах Нехватка денег Общие проблемы Порт-плаг и ход лучей для CXRS диагностики Вуколов Диагностика ИТЭР

10 Испытательный стенд для порт-плагов PORT PLUG TEST FACILITY PETF Activity – IO-DA task Study multiple economic provision Tests defined Test Stand Equatorial or Upper Port Plug test Provision for Diagnostic Testing Transportability Suitability for Hot Cell Prepare Tender Drawings for Prototype Вуколов Диагностика ИТЭР

11 Анализ нейтралов перезарядки

12 Анализаторы атомов перезарядки HENPA и LENPA для измерения и контроля изотопного (D/T) отношения термоядерного топлива A.F.Ioffe Institute Необходимое финансирование на поставку млн. руб. в ценах 2008 года Число основных участников проекта – 10 человек, руководитель – Валерий Афанасьев HENPA – high energy NPA (100 – 4000) keV provides D/T ratio measurement in plasma core LENPA – low energy NPA (10 – 200) keV provides D/T ratio measurement at plasma edge Высший уровень защиты (работа с тритием) Система сбора данных ??? Вуколов Диагностика ИТЭР

13 Детекторы для анализаторов нейтралов A.F.Ioffe Institute NPA detector array consists of twelve 8x8 matrix H8500D phototubes with the anodes arranged in three detector lines to measure D, T and He ions. ФЭУ HAMAMATSU H8500D Габариты: 52 × 52 × 27.4 мм Число анодов: 8 × 8 = 64 Размер анода: 6.08 × 6.08 мм Эффективная площадь: 49 × 49 мм (88%) Особенности: Встроенный делитель напряжения Высокая устойчивость к внешним магнитным полям сцинтилляционный детектор: термическое вакуумное напыление кристаллов материал подложки: кварцевое стекло размер подложки: 52×52 мм кристалл: CsI(Tl) размер кристалла: 12×49 мм толщина кристаллов: (1 ÷ 20) мкм Вуколов Диагностика ИТЭР В.Г. Несеневич ФОНОВЫЕ И РЕСУРСНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ДЕТЕКТОРОВ …

14 Контроль углеродной обдирочной мишени. Расхождение с расчетами (SRIM) – в два раза Произведены измерения спектров ионов Na+, прошедших сквозь пленки для пучка 16 keV и пленок толщинами от 20Å до 300Å. А.Д. Мельник Метод контроля параметров обдирочной мишени …

15 Лазерные методы диагностики

16 Диагностика томсоновского рассеяния в диверторе для измерения плотности и температуры плазмы Поставщик – ФТИ им. А.Ф. Иоффе, руководитель – Евгений Мухин Необходимое финансирование на поставку: 407 млн. руб. в ценах 2008 года Число участников проекта – 20 человек Основные результаты, которые планируется получить в 2009 году: Габаритно-аберрационный расчет оптической системы Эскизный проект блока вывода излучения из вакуумной камеры Опытный образец диагностического лазера Прототип тройного дифракционного полихроматора Вуколов Диагностика ИТЭР

17 Технические требования NeNeNeNe – м -3 5% TeTeTeTe 1 эВ – 100 эВ10% Диагностика Томсоновского Рассеяния в Диверторe Токамака ИТЭР Первый зеркальный диагностический модуль (объектив) Второй зеркальный диагностический модуль (коллектив) Мухин Диагностика Томсоновского Рассеяния в Диверторe Токамака ИТЭР

18 3 J /100 Hz Nd:YAG Q-switched laser: Pulse duration ~ 10 ns 2…3 ns Divergence ~ 1,3 DL Pulse-to pulse energy stability < 1% Efficiency ~ 2,4% Flashlamp lifetime ~ 10 8 pulses. Options: harmonics (532 nm, 355 nm, 266 nm) OPO conversion (1,5 мкм; 2 мкм; 3…5 мкм) compression of pulse duration to ~1 ns Прототип лазерной системы для томсоновского рассеяния Institute for Laser Physics, Vavilov State Optical Institute Вуколов Диагностика ИТЭР

19 Оценка ошибок измерения температуры E= 1.5J, N e =10 19 m -3 Фоновое излучение100 фотонов/нм Низ диверторной ноги Дифракционный спектрометр Верх диверторной ноги Фильтровый спектрометр Диагностика Томсоновского Рассеяния в Диверторe Токамака ИТЭР Мухин Диагностика Томсоновского Рассеяния в Диверторe Токамака ИТЭР

20 α=0.43 Параметр Солпитера Искажение спектра рассеяния при исследовании диверторной плазмы Диагностика Томсоновского Рассеяния в Диверторe Токамака ИТЭР Мухин Диагностика Томсоновского Рассеяния в Диверторe Токамака ИТЭР

21 Диагностика Томсоновского Рассеяния в Диверторe Токамака ИТЭР Спектральные каналы дифракционного спектрометра Мухин Диагностика Томсоновского Рассеяния в Диверторe Токамака ИТЭР

22 Плазменная камера СО 2 -лазер He-Ne-лазер AOM 1 AOM 2 BS ДВУХВОЛНОВОЙ ГЕТЕРОДИННЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР BСBС BСBС BСBС Моторизованный привод дистанционной юстировки зеркала Блок формирования и аналого-цифровой обработки сигналов USB на АОМ PC Д1Д1 Д2Д2 Д3Д3 Д4Д4 Ф П У Волоконный световод из As 2 S 3 ( 600 мкм) 10 м, потери 0.35 дБ/м (250 /м) Серийное многомодовое волокно ( 62,5/125 мкм) 10 м Кузнецов А.П., ДВУХВОЛНОВЫЙ ГЕТЕРОДИННЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР …

23 КОМПОНОВКА ОПТИЧЕСКОГО БЛОКА ИНТЕРФЕРОМЕТРА Кузнецов А.П., ДВУХВОЛНОВЫЙ ГЕТЕРОДИННЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР …

24 Визуализация поверхности объектов в условиях сильной фоновой засветки плазмой ПК факел Лазер на парах меди Кузнецов А.П., Визуализация плазмоиндуцированных процессов …

25 Визуализация процессов при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе FeTiO 3 +SiO 2 +Si+Al+C Евтушенко, Скоростные мониторы на основе лазеров на парах металлов …

26 Активная спектроскопия

27 Активная спектроскопия ( CXRS ) для измерения профиля ионной температуры и концентрации легких примесей Основные результаты, которые планируется получить в 2009 году: Проведение конструкторской разработки системы с использованием пакета CATIA Проведение испытаний спектрометра и полноформатной системы регистрации и их доработка по результатам испытаний Изготовление полномасштабного макета световодного коллектора для системы сбора света Оснащение испытательного оптического стенда оптико-механическим оборудованием Поставщик – ГНЦ РФ ТРИНИТИ, Руководитель – Сергей Тугаринов Необходимое финансирование на поставку – 244 млн. руб. в ценах 2008 года Число участников проекта – 10 человек Вуколов Диагностика ИТЭР

28 Система спектрометров для одновременной регистрации на трех длинах волн Два типа спектрометра с высоким светопропусканием (HES) для ИТЭР – с отражающей и прозрачной дифракционной решеткой С.Тугаринов Разработка активной корпускулярно-спектроскопической диагностики

29 Рабочий спектральный диапазон: 400 – 800 нм Эффективность решеток % : для 468, 529 и 656 нм Относительное отверстие = 1/3 Стигматичное изображение Средняя линейная дисперсия ~ 0,38 нм/мм Высота входной щели: 20 – 25 мм Размер изображения: 25 x 25 мм Предельное спектральное разрешение ~ 0,02 нм Спектрометры для CXRS С.Тугаринов Разработка активной корпускулярно-спектроскопической диагностики

30 HES 370 Прерыватель света EMCCD PhotonMAX МДР-23 Усилитель яркости + ФЭУ - 39 РОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» Собирающая оптика Сменный светофильтр ДИНА - 6 E 0 = 30 keV j(a L ) 8 mA/cm 2 d 0 =7 cm N= 10 шт t imp = 1 ms T per = 40 ms n0V0n0V0 Схема CXRS диагностики на Т-10 Активный спектр Пассивный спектр Краснянский С.А Измерения ионной температуры плазмы на токамаке Т-10 …

31 #56434 N e = cm - 3 I p =200 kA Распределение Ti по сечению шнура 2008 г. N e = cm -3 I p =200 kA B t =24 kG a L =30 cm 1981 г. N e = cm -3 I p =250 kA B t =30 kG a L =33 cm DαDα CVI #56431 N e = cm -3 I p =200 kA CXRS диагностика на Т-10 Краснянский С.А Измерения ионной температуры плазмы на токамаке Т-10 …

32 РОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» 32 Измерения плотности тока ДИНА В предположении аксиальной симметрии, можно восстановить радиальное распределение плотности тока атомов в пучке (красная пунктирная линия). Ширина пучка составляет ~7 см Величины плотности тока атомов в центре шнура (красные кресты) хорошо ложатся на расчетную кривую ослабления пучка от границы до центра плазмы (синяя сплошная линия). Пересчет плотности тока пучка на границу плазменного шнура дает величину ~7-8 мА/см 2 (или ток А). Ток атомов на выходе инжектора 1.5 А. Разница может быть объяснена «Culham»- эффектом. Краснянский С.А Измерения ионной температуры плазмы на токамаке Т-10 …

33 Спектроскопия водородных линий

34 Спектроскопия водородных линий мониторинг интенсивности на линиях бальмеровской серии, измерения рециклинга и изотопного отношения на периферии плазмы Поставщик – РНЦ КИ, руководитель – Александр Медведев Необходимое финансирование на поставку – 316 млн. руб. (в ценах 2008 года) Число участников проекта – 10 человек Основные результаты, которые планируется получить в 2009 году: Интеграция элементов диагностики в верхних портах. Оптимизация положения диагностического модуля и оптических узлов Нейтронные расчеты для верхнего порт-плага Теор анализ и разработка численных кодов для измерений Апробация аппаратуры и методики с помощью эндоскопа на Т-10 Прототип детектора для пространственно-разрешенных измерений EPP#03 EPP#12 236, 7154 DI 480mm DI 380mm Вуколов Диагностика ИТЭР

35 СПЕКТРАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ ВБЛИЗИ КРАЕВОГО ТРАНСПОРТНОГО БАРЬЕРА В СТЕЛЛАРАТОРЕ Л-2М Г.С. Воронов и И.А. Гришина ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ УДЕРЖАНИЯ ЧАСТИЦ В СТЕЛЛАРАТОРЕ Л-2М Г.С. Воронов, И.А. Гришина, В.П.Наливайко Измерение профиля яркости H на периферии плазмы

36 Соотношение сечений ионизации атома водорода и возбуждения линии H электронным ударом S i /S ex, актов ионизации / фотон H E, эВ Воронов СПЕКТРАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ …

37 Гришина ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ УДЕРЖАНИЯ ЧАСТИЦ В СТЕЛЛАРАТОРЕ Л-2М Воронов СПЕКТРАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ …

38 p, ms n e /P, cm 3 kW 1 Зависимость времени удержания электронов от величины, обратной удельному энерговкладу Гришина ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ УДЕРЖАНИЯ ЧАСТИЦ В СТЕЛЛАРАТОРЕ Л-2М

39 Диагностика продуктов термоядерных реакций

40 Нейтронная диагностика для измерение профиля ионной температуры и термоядерной мощности реактора В пакет поставки входят: - вертикальная нейтронная камера (VNC) - монитор нейтронного потока (DNFM) Поставщики: ГНЦ РФ ТРИНИТИ совместно с РНЦ Курчатовский институт Руководитель – Ю.А. Кащук Число участников проекта - 14 человек Необходимое финансирование млн. руб. в ценах 2008 года Основные результаты, планируемые в 2009 году: Стенды для испытаний детекторов в магнитных полях и при повышенных температурах Расчеты нейтронных полей Завершение концептуальных проектов, подготовка соглашения о поставке Создание системы контроля качества у поставщиков Конструкторская документация на макеты элементов системы детектирования Изготовление прототипов критических элементов Нейтронный стенд в ТРИИТИ

41 Вертикальная нейтронная камера Вуколов Диагностика ИТЭР

42 Пороговый детектор протонов отдачи n А.В. Батюнин ПОРОГОВЫЙ ДЕТЕКТОР ПРОТОНОВ ОТДАЧИ…

43 Диверторный монитор нейтронного потока высокая температура (до 350 С) сильное магнитное поле (1,5-2 Т) интенсивные потоки быстрых нейтронов (Ф н > нейтр./см 2 с) работа в первичном вакууме установки измерения нейтронного выхода во всех фазах работы ИТЭР динамический диапазон 7 порядков временное разрешение 1 мс погрешность определения выхода не более 10% А.В. Батюнин МОНИТОР ПЛОТНОСТИ ПОТОКА D-Т НЕЙТРОНОВ

44 Концептуальный дизайн ДМНП Для обеспечения измерений во всем динамическом диапазоне блок детектирования ДМНП состоит из 6 камер деления: три с радитором 238 U и три с радитором 235 U Три камеры с радитором 238 U собраны в едином корпусе и различаются чувствительностью 1:300:300 Три камеры с радитором 235 U собраны в едином корпусе и различаются чувствительностью 1:100:100 Камеры деления с радиатором 235 U помещаются в блок замедлителя, в котором вода из системы охлаждения используется в качестве замедлителя. Толщина слоя замедлителя составляет ~ 4 5 cм. А.В. Батюнин МОНИТОР ПЛОТНОСТИ ПОТОКА D-Т НЕЙТРОНОВ

45 Нейтронный поток в диверторе в области размещения центральной(U-235) и боковой (U-238) камер деления Чувствительность U 235 (синий) и U 238 (красный) камер деления А.В. Батюнин МОНИТОР ПЛОТНОСТИ ПОТОКА D-Т НЕЙТРОНОВ

46 диагностика -частиц Обеспечивается временное разрешение: < 100 мс / n (1.2 ±0.3)×10 -4 /J.E.Kammeraad et al 1993 Phys.Rev.C 47,29/ 4 He+n D+T 5 He+ (16.7 MэВ) -источник (Е =16.7-MэВ): E γ =16,7 MэВ: I γ 16.7 = cм -2 s -1 B/g: < 10 cm -2 s -1 9 Be + = 13 C* n 12 C* 12 C Q(Be+ -n) = 5.7 MэВ E γ =4,44 MэВ (n Be = 1% n e ): I γ 4,44 = 2*10 3 cм -2 s -1 B/g: ~ 2*10 3 cм -2 s -1 Удерживаемые -частицы, При их энергии выше 2 MэV ( Е = 4.44-MeВ): T(d, ) 5 He 9 Be(,n ) 12 C Основные принципы гамма спектрометрической диагностики Чугунов И.Н ГАММА СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА НА ИТЭР E γ = E γ 0 [1+ (V д.я. /c) cos φ] Доплеровский метод

47 Сцинтиллятор BrilLanCe 380 из бромида лантана (LaBr 3 ) =16 нс, энергетическое разрешение 3,2% Температурная зависимость относительного световыхода для разных сцинтиляторов LaCl 3 LaBr 3 NaI CsI(Na) CsI(Tl) BC438 BGO Чугунов И.Н ГАММА СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА НА ИТЭР

48 Микроволновая диагностика

49 Рефлектометрия со стороны сильного магнитного поля для измерения профиля плотности и турбулентности центральной плазмы Поставщик – РНЦ «Курчатовский институт» Руководитель – Владимир Вершков Необходимое финансирование на поставку – 161 млн. руб. в ценах 2008 года Число участников проекта – 9 человек Основные результаты, которые планируется получить в 2009 году: Продолжение численного моделирования Макетирование различных вариантов электронной схемы рефлектометра Создание и оснащение рефлектометрического стенда Предварительная интеграция внутрикамерных элементов системы в новой модификации камеры ИТЭР Geometry and turbulence simulations in 2D full wave calculations Вуколов Диагностика ИТЭР

50 Схема диагностики Bioshield Ceiling Diagnostic equipmentPort Vacuum chamber Primary vacuum window Secondary vacuum window Первичное вакуумное окно Вуколов Диагностика ИТЭР

51 Resonanses and cut-offs for ITER; B T = 5 T I = 15 MA = 1.0*10 20 m -3 (60 – 100 GHz) – transparency window Времяпролетная рефрактометрия Измерение времени прохождения (групповой скорости) волнового пакета А.А.Петров REFRACTOMETER FOR ITER…

52 =0.545 = 1 =0.028 Времяпролетная рефрактометрия Зависимость времени пролета от частоты зондирующего излучения (ИТЭР, X-мода, см -3 ) Необходимо зондирование на двух частотах А.А.Петров REFRACTOMETER FOR ITER…

53 Апробация – Т-11М ИВР на 60 ГГц – вверху – необработанный сигнал, в середине – плотность с интерферометра, внизу – плотность с рефрактометра В.Г.Петров Определение средней плотности плазмы…

54 Измерение временной задержки в зависимости от количества «тройников» в измерительном канале Результат – (162 25) пс / тройник. Аналоговый метод измерения времени задержки дает величину 170 пс. А.М. Белов РАЗРАБОТКА И ТЕСТИРОВАНИЕ МЕТОДА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ…

55 Рентгеновская диагностика Болометрия

56 Биметаллический ВЭД Принцип действия биметаллического ВЭД заключается в том, что в детекторе поток квантов преобразуется в поток фотоэлектронов. Не требуется внешнего питания Сигналы мягкого рентгеновского излучения на установке Т-10, полученные при помощи ВЭД (1) и полупроводникового детектора (2). Колебания сигнала с ППД являются наводками (шумом). Внутренние пластины - Be с Ta покрытием Ю.В.Готт, РАДИАЦИОННО-СТОЙКИЕ ДЕТЕКТОРЫ РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА ИЗЛУЧЕНИЯ

57 Рентгеновские фотохронографы (НИИ импульсной техники) Диаметр фотокатода 40 мм Входное и выходное окна - волоконная оптика Квантовая эффективность 11 % (490 нм) Длительность кадра регистрации 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 нс Разрешение 24 линий/мм Усиление плавно до 10 6 Время срабатывания затвора 75 нс. Регистратор СФЭР10-01 (ЭОП) Регистратор СФЭР (ПЗС) Входное окно – волоконная оптика Размер чувствительной области 16х16 мм Разрешение 1024х1024 пикселей Разрядность АЦП – 14. Сцинтилляционная волоконная матрица мм 2 Волокно - BCF20 (Fast Green), квадратное сечение 1х1 мм 2 Эффективность захвата световых фотонов 7,4% Время высвечивания – 2,7 нс Максимум сцинтилляционного свечения нм Длина волокон - 96 мм Сцинтилляционная волоконная матрица Н.Г.Игнатьев, ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТРИЧНОГО ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ДЕТЕКТОРА …

58 Блок управления Источник питания Рентгеновский датчик СПМ24 Рентгеновский ПЗС-регистратор -Формат 2048х515 при размере элемента 13,5х13,5 мкм. -Чувствительность СПМ24 в спектральном диапазоне 0,1-40 кэВ составляет 1, отсчет см 2 /квант. Рентгеновские спектрометры (НИИ импульсной техники) Кожунов Ю.И, РЕНТГЕНОВСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ… Цифровой рентгеновский спектрограф на основе дифракционной пропускающей решетки и ПЗС-регистратора. - Диапазон энергий 0,1 1,5 кэВ, - Динамический диапазон спектрографа - не менее , - Линейная дисперсия - 0,135 А°/пиксель Нестеренко А.О, Рентгеновский градуировочный стенд с диапазоном энергий квантов от 0,07 до 8 кэВ

59 Применение ПЗС - матриц для регистрации рентгеновского излучения Зависимость чувствительности прибора с зарядовой связью и от энергии квантов Типичное рентгеновское изображение пинча, отверстие обскуры 70 мкм; Размер 500 × 250 мкм, разрешение по объекту 200 мкм Камера SDU-205 (спецтелетехника) Зайцев В.И, НАЧАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ ПЛОТНОСТИ … Барыков И.А Применение приборов с зарядовой связью для диагностики рентгеновского излучения плазмы

60 Рентгеновские полупроводниковые детекторы (AXUV) 16 × 16 array hybrid module for plasma diagnostic applications 38 mm А.Г. Алексеев, ГИБРИДНЫЙ МАТРИЧНЫЙ ДЕТЕКТОР ФОРМАТА 16×16…

61 Устройство болометрической камеры-обскуры (Т-10). Электрическая схема ( i~10 pА ) 1-й каскад усилителя Пиродетектор TaLi (Ø 10 мм) Деткторная пластина с детекторами осень 2005 Основные параметры разрядов: I=300 кА, n e =3,2* /см 3, На стационарном участке: P OH =420 кВт, (обзорный болометр)=210 кВт (50%) весна 2008 Основные параметры разряда: I=200 кА, n e =2,2* /см 3, B=24 кГс, a L =30 см. На стационарном участке: P OH =290 кВт, (обзорный болометр)=140 кВт (48%). Д.В. Сарычев, БОЛОМЕТРИЧЕСКАЯ КАМЕРА-ОБСКУРА С ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ДЕТЕКТОРАМИ …

62 Другие преимущества: быстродействие авто-калибровка слабая чувствительность к дрейфу параметров хорошая линейность расширенный динамический диапазон Прямое измерение P(t) Болометр с тепловой ООС С T P(t)P 0 - P(t) T 0 P heat = P 0 - P(t) Compensation feedback А.Г. Алексеев, БОЛОМЕТР С ТЕПЛОВОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ…

63 Болометр с тепловой ООС и ИК-термосенсором Излучение Пленочный поглотитель- нагреватель T 0 ~ 300 o C AgCl-AgBr-AgI IR fiber ИК-ФД HgCdTe T=77K IR radiation VI I 0 ·V 0 - I·V P rad A Пленка: Толщина – 2…2.5 мкм Состав: Mo, Ni, Si, O, N Рабочая температура – до 850ºС Рабочий ток – 40…50 мА (вакуум) Фотоприемник: InGaAs – ФД (λ co = 1.7 мкм) с оптоволоконным входом А.Г. Алексеев, БОЛОМЕТР С ТЕПЛОВОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ…

64 Накопление трития

65 а – нерж. сталь SS316L (UK), б – медь, в – алюминиевая бронза, инконель-600. Экспериментальные данные по материалам термоядерного реактора А.И. Маркин, ДИАГНОСТИКА ТРИТИЯ В ТЕРМОЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ

66 Диффузия при комнатной температуре в НС Насыщение образцов для исследований проводилось в течении 8 часов, в среде газа 0,5Д 2 +0,5Т 2, Р=0,5атм, при температуре 500К и хранении при температуре Т = 290К длительное время. Распределение концентрации трития по глубине образца из нержавеющей стали. 1- время хранения образца 1,5 месяца, 2- время хранения образца 15 месяцев, 3- хранение образца в течении 5 лет. А.И. Маркин, ДИАГНОСТИКА ТРИТИЯ В ТЕРМОЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ Обобщенная структура распределения трития по глубине металла, представляющая четыре характерные зоны: погранслой (1), провал, связанный с остыванием образца (2), классическая область диффузии (3), зона межзеренной диффузии (4). a,b,c – мз-подножие в различных режимах ухода потока трития в зерна.

67 Спасибо за внимание