Speaker
Description
W badaniach nad otrzymywaniem energii z fuzji jądrowej najszerzej stosowane są urządzenia do magnetycznego uwięzienia plazmy – tokamaki i stellaratory. W urządzeniach tych, do komory w której panuje wysoka próżnia wprowadzana jest niewielka (ok. jednego grama) ilość wodoru w eksperymentach badawczych lub jego izotopów (deuteru lub mieszaniny deuter-tryt) będącego paliwem [1]. Następnie gaz jest podgrzewany (np. za pomocą mikrofal) do temperatury kilku milionów kelvinów, w której jest w stanie plazmy. W urządzeniach tego typu skład plazmy jest kluczowy dla stabilnego, efektywnego i bezpiecznego funkcjonowania reaktora. Oprócz paliwa znajdują się w niej zanieczyszczenia oraz celowo wprowadzane w różnych eksperymentach domieszki [1,2,4]. Obecność zanieczyszczeń jest niekorzystna; powoduje zwiększenie strat, „rozrzedza” paliwo, wpływa na stabilność utrzymania plazmy i utrudnia przeprowadzanie części eksperymentów [2,4]. Dlatego też konieczne jest ciągłe monitorowanie i badanie zanieczyszczeń za pomocą dostępnych metod.
Zanieczyszczenia w plazmie pojawiają się z wielu przyczyn. Mogą wynikać one z oddziaływania plazmy ze ścianami komory plazmowej na skutek erozji ścian podczas kontaktu plazma-ściana. Innym powodem może być uwalnianie ze ściany zaadsorbowanych na jej powierzchni składników powietrza (głównie O$_2$, H$_2$O, CO$_2$), które uwalniają się po osiągnięciu stanu próżni w komorze [4]. Jedną z metod badania zanieczyszczeń plazmy jest spektroskopia optyczna polegająca na obserwowaniu widma promieniowania z zakresu widzialnego i ultrafioletowego, emitowanego przez plazmę [3]. Zależnie od miejsca rejestracji obserwowane są różne rodzaje widm dostarczające innych informacji. Widma molekularne, obserwowane w obszarze przy ścianach komory, dostarczają informacji o jej erozji i naturze oddziaływań plazma-ściana. W okolicy centrum natomiast rejestrowane są widma jonowe, wykorzystywane do identyfikacji składników plazmy oraz ich koncentracji i transportu[3,2,4].
W pracy przedstawiono przykłady zastosowania metod spektroskopowych, przykładowe widma oraz wyniki analizy danych pomiarowych dla tokamaka WEST oraz stellaratora Wendelstein 7-X.
- J.Wesson, The science of JET, Culham Publication Services (1999).
- E.Pawelec et al, Pawelec, Eur. Phys. J. Plus 136,838(2021).
- H. J. Kuntze, Introduction to Plasma Spectroscopy, Springer Berlin (2009).
- T. Fornal et al, Nucl. Mat. And Energy, 33, 101272 (2022).
