оценки влияния лазерного возбуждения атомарного пучка на

XXXVII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 8 – 12 февраля 2010 г.
ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ЛАЗЕРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ АТОМАРНОГО ПУЧКА НА
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПУЧКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ИТЭР
С.Н. Тугаринов, М.Б. Кадомцев, М.Г. Левашова, В.С. Лисица
ИФТ РНЦ «Курчатовский Институт», Москва, Россия, lisitsa@nfi.kiae.ru
Проведен анализ эффективности пучковой диагностики примесей в плазме токамака как в
обычных условиях, так и при дополнительной подсветке атомарного водородного пучка
резонансным лазерным излучением в линии Лайман-альфа на основе данных группы Олсона
[1,2] по сечениям перезарядки и каскадного заселения состояний [3]. Показано, что (i) в
условиях лазерного возбуждения атомарного пучка, перезарядка с уровня n i=2 в атомах
пучка эффективно заселяет высокие уровни тяжелых, многозарядных примесей, что
приводит к заметному увеличению интенсивности полезного сигнала, (ii) в то же время с
уменьшением заряда примеси происходит резкое падения как полных, так и парциальных
сечений перезарядки - при типичных значениях диагностического пучка Е  100 кэВ почти на
порядок величины для Не, (iii) предложенные аналитические формулы позволяют находить
скорости возбуждения оптических линий при любых значениях Z. Приведено детальное
сравнение с предшествующими данными [4].
Оценки скорости возбуждения оптических линий примесей при перезарядке из
возбужденных состояний водорода основаны на асимптотике Бора-Линдхарда для
перезарядки при больших энергиях, позволяющей получить универсальную аналитическую
формулу, с помощью которой можно находить скорости возбуждения оптических линий для
любой примеси при перезарядке из ni =2 на уровень n в ионе примеси в физических
условиях, типичных для ИТЭР (единицы - атомные):
v
= va 8 Z 2.25 / ni 4 E
7
2 3 ln( n )
(1)
где v a - скорость атомов в пучке. Найдены оптимальные энергии пучка, обеспечивающие
максимальный эффект от перезарядки из возбужденных состояний водорода. Заметный
эффект может наблюдаться на ионах средних и тяжелых элементов. Так, для (полностью
ободранных) ионов железа фактор увеличения сигнала от перезарядки равен 2, тогда как для
ионов вольфрама он возрастает до 25. Таким образом, лазерная подсветка становится
эффективной для примесных ионов с достаточно большим зарядом, начиная с ядер железа.
Литература
[1].
[2].
[3].
[4].
Cornelius K.R, Wojtkowski K., Olson R.E. J. Phys.B., 2000, 33, 2017-2035
Hoekstra. R. et al. Plasma Phys. Control. Fusion, 1998, 40, 1541-1550
Кадомцев М.Б., Левашова М.Г., Лисица В.С. ЖЭТФ, 2008, 133, 735-750
Тугаринов С.Н. и др. Физика плазмы, 2000, 30, 1-8
1