Podstawowe informacje o zanieczyszczeniach uzyskuje się, badając liniową emisję domieszek. Rozwiązanie większości problemów w zakresie zanieczyszczeń w decydującym stopniu zależy od znajomości dynamiki emisji domieszek w czasie i przestrzeni (w przekroju sznura plazmy). Prowadzi to do zrozumienia wpływu zanieczyszczeń na utrzymanie plazmy i scenariusze wyładowania. Wiedza ta powinna umożliwić lepszą ocenę stanu plazmy i optymalizację parametrów wyładowania dla przyszłych reaktorów fuzyjnych.
Stosowana w tym celu spektroskopia rentgenowska jest uznanym, skutecznym i potężnym narzędziem w diagnostyce plazmy. Pomiar takiego promieniowania (w obszarze 0.1-20 keV) jest standardowym sposobem uzyskiwania cennych informacji na temat transportu cząstek, konfiguracji magnetycznej i zjawisk MHD (ang. MagnetoHydroDynamics). Prowadzone w Laboratorium prace mają na celu rozwój opracowanej technologii obrazowania plazmowego w obszarze miękkiego promieniowania rentgenowskiego SXR (ang. Soft X-Ray), przeznaczonej do monitorowania promieniowania zanieczyszczeń z plazmy dla przyszłych urządzeń fuzyjnych.
W Laboratorium prowadzone są również prace nad rozwojem urządzeń diagnostycznych (PHA, C/O Monitor) przeznaczonych do badania zanieczyszczeń plazmy w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletu (soft X-ray/XUV) dla stellaratora Wendelstein 7-X (Greifswald, Niemcy).
Jednym z systemów opracowanych dla stellaratora W7-X jest układ z zastosowaniem analizy amplitudowej impulsów z chłodzonych detektorów półprzewodnikowych pracujących w reżimie zliczania kwantów (z ang. pulse height analyser, PHA). Celem niniejszej diagnostyki jest pomiar zanieczyszczeń plazmy w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego (0,1 – 20 keV). Urządzenie rozpoczęło swoją pracę na stellaratorze W7-X w roku 2016 podczas pierwszej kampanii eksperymentalnej.
System diagnostyczny PHA na stellaratorze W7-X
Kolejnym urządzeniem jest tzw. „C/O Monitor” przeznaczony do pomiaru zmian intensywności czterech lżejszych zanieczyszczeń plazmy (boru, węgla, azotu oraz tlenu). Spektrometr obecnie jest w trakcie produkcji, zaś planowane uruchomienie przewidziane jest na najbliższą kampanię eksperymentalną OP 2.0 (Operational Phase 2.0) w 2022 roku.
Prace laboratoryjne przy urządzeniu diagnostycznym “C/O Monitor” dla W7-X
W Laboratorium prowadzone są również badania zanieczyszczeń plazmy na stellaratorze LHD w NIFS (Toki, Japonia) (www.nifs.ac.jp/en). W ramach niniejszej działalności naukowcy z IFPiLM czynnie uczestniczą w kampaniach eksperymentalnych w celu zgłębienia wiedzy dotyczącej transportu zanieczyszczeń plazmy zarówno wodorowej, jak i deuterowej. W eksperymentach tych uwaga skupiona jest na badaniu zanieczyszczeń wewnętrznych, jak i wprowadzonych z zewnątrz za pomocą kapsułek TESPEL (Tracer Encapsulated Solid Pellet). Celem opisywanych tu działań jest kontrolowana iniekcja znanej ilości określonych zanieczyszczeń do plazmy, a następnie ich dokładne porównanie w zależności od warunków plazmy m.in. jej gęstości, temperatury, typu grzania (ECRH, NBI) czy odległości depozycji od osi plazmy.
Prace prowadzone są w ramach projektu EUROfusion.
