Měření hustoty plazmatu interferometrickou metodou na Tokamaku GOLEM. Ondřej Grover 3. minikonference projektu Cesta k vědě, 11.1.2011
Osnova prezentace 1 Motivace Jaderná fúze Jak udržet plazma Měření hustoty plazmatu 2 Základní princip interferometrie Modulace 3
Jaderná fúze Motivace Jaderná fúze Jak udržet plazma Měření hustoty plazmatu Schéma fúze Deuteria a Trita Nutnost překonat elektrostatické síly mezi jádry 1MeV = 1.60217646 10 13 J 1eV 11600 K
Jak udržet plazma Motivace Jaderná fúze Jak udržet plazma Měření hustoty plazmatu inerciální udržení gravitace magnetické pole HiPER ITER
Měření hustoty plazmatu Jaderná fúze Jak udržet plazma Měření hustoty plazmatu Lawsonovo kritérium pro D-T reakci n e τ E 12 T < σv > n e... elektronová hustota plazmatu τ E... doba udržení E α Podmínka pro dosáhnutí soběstačné jaderné fúze
Jaderná fúze Jak udržet plazma Měření hustoty plazmatu Možné metody měření hustoty plazmatu 1 Invazivní 1 Lagmuirovy sondy 2 Neinvazivní 1 Reflektometrie 2 Interferometrie
Jaderná fúze Jak udržet plazma Měření hustoty plazmatu Možné metody měření hustoty plazmatu 1 Invazivní 1 Lagmuirovy sondy 2 Neinvazivní 1 Reflektometrie 2 Interferometrie
Schéma Motivace Základní princip interferometrie Modulace Princip Obrázek: Schéma konstrukce a funkce interferometru 1 Šíření vlny v plazmatu závisí na jeho hustotě 2 Posun fáze vlny v disperzní lince oproti referenční 3 Výpočet posunu fáze z výsledné interference obou linek
Základní princip interferometrie Modulace Předpokládaný výstup na směšovači E 0 sin(ωt) + E 0 sin(ωt + ϕ(t)) = 2E0 2 cos(ϕ(t)) sin(ωt)
Základní princip interferometrie Modulace Předpokládaný výstup na směšovači E 0 sin(ωt) + E 0 sin(ωt + ϕ(t)) = 2E0 2 cos(ϕ(t)) sin(ωt) Problémy: Interference závisí i na amplitudě vlnění Frekvence vlnění 75 GHz je těžko snímatelná
Modulace fáze vlnění Základní princip interferometrie Modulace Modulace fáze pomocí modulace frekvence ϕ(t) = L c ( ω(t) ω 0) rozdíl mezi drahami obou linek... L rozdíl mezi fázemi obou linek... ϕ základní frekvence... ω 0
Modulace fáze vlnění Základní princip interferometrie Modulace Modulace fáze pomocí modulace frekvence ϕ(t) = L c ( ω(t) ω 0) rozdíl mezi drahami obou linek... L rozdíl mezi fázemi obou linek... ϕ základní frekvence... ω 0 Pilovitá modulace frekvence: frekvence rozmítání generátoru... ω m maximální modulace... ω m
Výsledný výstup na směšovači Jestliže si zvolíme ω m = c L Základní princip interferometrie Modulace pak vznikají zázněje s amplitudou úměrnou cos ω m
Výpočet fáze z posunu záznějů Základní princip interferometrie Modulace
Schéma Motivace Princip Obrázek: Schéma konstrukce a funkce interferometru 1 Šíření vlny v plazmatu závisí na jeho hustotě 2 Posun fáze vlny v disperzní lince oproti referenční 3 Výpočet posunu fáze z výsledné interference obou linek
Motivace Experimentální uspor ádání Dráha linek Me r ení hustoty plazmatu interferometrickou metodou
Schéma Motivace Princip Obrázek: Schéma konstrukce a funkce interferometru 1 Šíření vlny v plazmatu závisí na jeho hustotě 2 Posun fáze vlny v disperzní lince oproti referenční 3 Výpočet posunu fáze z výsledné interference obou linek
Motivace Experimentální uspor ádání Vyhodnocovací obvod Me r ení hustoty plazmatu interferometrickou metodou
Konečný výstup Obrázek: http://golem.fjfi.cvut.cz/operation/shots/xxxx/
Shrnutí Závěr Shrnutí Reference Měření hustoty plazmatu na základě šíření elektromagnetických vln v plazmatu Využití modulace k umožnení zpracovaní dat Plány do budoucna Kalibrace systému Pokus o snímání přímého výstupu ze směšovače Implementovat do systému automatické diagnostiky
Reference Závěr Shrnutí Reference MATĚJŮ, Michael. Měření hustoty plazmatu metodami mikrovlnné interferometre. FJFI, 2008. 44 s. Bakalářská práce. ČVUT, FJFI, Katedra fyziky. Dostupné z WWW: <http://golem.fjfi.cvut.cz/files/students/bcth/matejumichael.pdf>. Oficiální stránky tokamaku GOLEM http://golem.fjfi.cvut.cz/ E-mailová korespondence mezi V. Svobodou a F. Žáčkem