快离子D_α成像诊断技术研究

发布时间：2020-04-24 04:57

【摘要】：开展燃烧等离子体聚变产物关键参数诊断中的快离子成像诊断,为燃烧等离子体高能粒子约束、输运、聚变产额评估、聚变堆稳态运行等ITER关注的物理问题进行深入研究提供重要的诊断工具,这为ITER安全运行和稳态实验提供了强有力的支持。环形磁约束核聚变装置中,快离子主要由中性束注入和射频加热以及聚变反应产生。聚变反应中的快离子与注入的中性束粒子氘原子由于碰撞发生电荷交换反应,部分快离子获得电子变成了中性粒子并处于激发态,这些被中性化后的快离子,经过一段时间的直线运动之后,会发生从能级n=3到n=2的跃迁,并辐射出可见的Dα射线,同时会发生明显的多普勒频移。本诊断系统的主要目的是获取HL-2A装置中中性束注入时所产生的可见Dα谱线,也称为FIDA谱线。其难点在于如何在同一光谱范围内,将FIDA谱线从其它的干扰谱线中分离出来;其中干扰谱线主要包含:halo中性粒子Dα谱线,束发射谱线,可见轫致辐射谱线以及CII杂质谱线。采用光谱曲线拟合方法,利用电荷交换复合光谱分析,对快离子Dα进行诊断。束发射谱线和CII杂质谱线可以通过光谱曲线拟合的方式消除,可见轫致辐射谱线可以通过背景差分的方式来消除。在开展FIDA成像诊断技术研究工作中,本人主要工作如下:1.完成了FIDA诊断系统窗口的光学设计和硬件设计,实现了强背景下的弱信号探测。2.对HL-2A装置下的FIDA诊断窗口采集到的数据进行处理和分析。通过对光谱曲线拟合处理,得到了所需要的FIDA信号;然后对比分析了不同中性束注入功率情况时的FIDA信号强度,得出了随着中性束注入功率增大,快离子浓度会增加,所探测到的FIDA信号强度越强的结论。3.对FIDASIM源代码进行了深入分析和研究,梳理程序框架,并对程序的输入输出进行了提取和探讨,撰写相关文档,进行编码调试,使程序能够运行起来。4.利用FIDASIM进行模拟分析。模拟了不同观测位置的FIDA信号强度,以及FIDA信号强度与中性束注入功率和能量之间的关系。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL631.24

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