ИСТИНА

Эффективное удержание высокотемпературной плазмы невозможно без учета взаимодействия плазмы с поверхностью стенок и внутрикамерных элементов конструкции токамака. Кондиционирование стенок токамаков с помощью низкотемпературного плазменного разряда на постоянном токе - самый распространенный метод контроля состояния поверхности внутрикамерных элементов, зажигания плазмы и рециклинга примесей и топлива перед включением рабочего разряда. Однако, экспериментальных данных о распределении плотности ионного тока по поверхности стенок больших токамаков с использованием нескольких анодов (необходимы прогнозы для ИТЭР) явно недостаточно. В работе представлены предварительные результаты очистки внутренней поверхности камеры токамака Т-15МД от примесей с помощью тлеющего разряда в Ar, He и H2. Для зажигания тлеющего разряда в камере токамака использовалось 4 титановых штыря - анода. Катодом служила стенка камеры. Параметры разряда: P = 0.2-0.7 Па, UА-К = 1-2 кВ, IК = 10-16 А, jК = 0.04-0.1 A/м2. Контроль и измерение состава газовой атмосферы в камере до, во время, и после разряда осуществлялось с помощью масс-спектрометра Extorr XT 200(М) в диапазоне масс m/z = 1-200. Показано, что использование тлеющего разряда в камере с графитовым лимитером, помимо очистки внутренней поверхности от воды и кислорода, приводит к осаждению т.н. «мягких» углеводородных пленок, а так же металлов, входящих в состав нержавеющей стали. Установлены возможные источники и механизмы появления и транспорта примесей. Наиболее вероятным механизмом попадания углерода, железа и хрома в плазму тлеющего разряда является эрозия материалов внутрикамерных элементов конструкции под воздействием дуговых разрядов. По данным масс-спектрометрии трудно отдать предпочтение разряду в аргоне или гелии. В обоих случаях в спектрах после выключения разряда значительно уменьшается сигнал воды и практически полностью исчезает сигнал кислорода. Дана оценка натекания в камеру токамака до и после процедуры очистки. Показано, что для гелиевого разряда натекание уменьшается на, примерно, 30%, что подтверждает очистку стенок камеры от примесей во время горения тлеющего разряда. Тлеющий разряд в водороде эффективно удаляет кислород, но не убирает воду. Учитывая опыт подобных процедур на токамаке Т-10, чтобы очистить камеру от паров воды и избежать осаждения углеводородных пленок, тлеющие разряды необходимо дополнять нагревом стенок камеры до температуры 150-220°С.