Как показывают исследования в современных устройствах магнитного удержания высокотемпературной плазмы, в ходе работы установки происходит накопление существенной доли изотопов водорода в поверхностных слоях первой стенки, взаимодействующей с термоядерной плазмой в рабочих режимах термоядерных установок. Превышение лимита накопления топлива, прежде всего радиоактивного трития, в будущих токамак-реакторах недопустимо с точки зрения безопасности работы, что требует периодического мониторинга его содержания в материалах первой стенки. В реакторах следующего поколения этот вопрос является одним из ключевых из-за длительного времени горения плазмы и высоких плазменных, радиационных и тепловых нагрузок на конструкционные элементы. Для эффективного контроля за накоплением изотопов водорода необходима методика, позволяющая предсказывать и осуществлять прямое измерение концентрации изотопов в осаждениях на первой стенке.
Разработка такой методики требует комплексного подхода, включающего в себя исследование структуры и состава материалов, изучение поведения изотопов водорода в них, построение моделей формирования потоков частиц с поверхности и экспериментальное обоснование предложенной методики дистанционного анализа. Коллектив имеет большой задел как в изучении поведения изотопов водорода в различных материалах, так и в разработке диагностических подходов с использованием лазерного излучения. В рамках данного проекта будут решаться следующие задачи: - проведение фундаментальных исследований процесса формирования водородосодержащих осаждений и их лазерно-индуцированной абляции; - разработка методики дистанционного анализа содержания изотопов водорода в материалах первой стенки токамака; - сравнительный анализ разрабатываемой методики с методом лазерно-искровой эмиссионной искровой спектроскопии (ЛИЭС); - апробация методики дистанционного анализа содержания изотопов водорода в материалах первой стенки в действующем токамаке.
В настоящее время основными методами определения доли изотопов водорода, поглощенных в стенке токамакреактора, является оценка дефицита термоядерного топлива и лабораторные исследования образцов-коллекторов, экспонировавшихся на первой стенке токамака. При этом в мире не разработано действующих систем локального дистанционного мониторинга содержания термоядерного топлива в поверхностных слоях на первой стенке. Предлагаемый подход, основанный на анализе увеличения концентрации изотопов водорода в объеме токамака при локальном воздействии лазера на элементы первой стенки токамака позволит в режиме реального времени выполнить количественный анализ содержания изотопов водорода без нарушения целостности стенки.Разработка такой методики требует комплексного подхода, включающего в себя исследование структуры и состава материалов, изучение поведения изотопов водорода в них, построение моделей формирования потоков частиц с поверхности и экспериментальное обоснование предложенной методики дистанционного анализа. Коллектив имеет большой задел как в изучении поведения изотопов водорода в различных материалах, так и в разработке диагностических подходов с использованием лазерного излучения. В рамках данного проекта будут решаться следующие задачи: - проведение фундаментальных исследований процесса формирования водородосодержащих осаждений и их лазерно-индуцированной абляции; - разработка методики дистанционного анализа содержания изотопов водорода в материалах первой стенки токамака; - сравнительный анализ разрабатываемой методики с методом лазерно-искровой эмиссионной искровой спектроскопии (ЛИЭС); - апробация методики дистанционного анализа содержания изотопов водорода в материалах первой стенки в действующем токамаке.
В настоящее время основными методами определения доли изотопов водорода, поглощенных в стенке токамакреактора, является оценка дефицита термоядерного топлива и лабораторные исследования образцов-коллекторов, экспонировавшихся на первой стенке токамака. При этом в мире не разработано действующих систем локального дистанционного мониторинга содержания термоядерного топлива в поверхностных слоях на первой стенке. Предлагаемый подход, основанный на анализе увеличения концентрации изотопов водорода в объеме токамака при локальном воздействии лазера на элементы первой стенки токамака позволит в режиме реального времени выполнить количественный анализ содержания изотопов водорода без нарушения целостности стенки.