Nyalábemissziós Spektroszkópia Kutatócsoport
Osztály
Plazmafizikai Osztály

Csoportvezető: Dunai Dániel

Csoport weboldala: wigner.mta.hu/nyalabemisszios_spektroszkopia

A nyalábemissziós spektroszkópia diagnosztikai módszert a mágneses összetartású fúziós plazmafizikai kutatásokhoz fejlesztették ki évtizedekkel ezelőtt. Manapság majdnem mindegyik nagy fúziós berendezésen megtalálható ez a diagnosztika, és több felhasználási módja is elterjedt. A diagnosztika alapötlete az, hogy a plazmába egy semleges atomokból álló nyalábot bocsátunk.  A nyaláb atomjai a plazma részecskékkel való ütközések folytán felgerjesztődnek és karakterisztikus hullámhosszakon fényt bocsátanak ki. A speciálisan tervezett és kialakított megfigyelő rendszerrel ezt a fénysugárzást mérjük, ami a helyi plazma sűrűségről és annak gyors változásairól szolgáltat információt.

A nyalábemissziós diagnosztika alapelve

A nyalábemissziós diagnosztika alapelve

A kínai EAST tokakmakon megépített lítium NyES diagnosztika megfigyelőrendszerének optikai terve. Az ábrán a sárga és zöld vonalak a fénynyalábok útját mutatják.

A kínai EAST tokakmakon megépített lítium NyES diagnosztika megfigyelőrendszerének optikai terve. Az ábrán a sárga és zöld vonalak a fénynyalábok útját mutatják.

A fúziós berendezésekben a részecske és energiatranszportot a berendezés méretéhez képest mikro skálán megjelenő plazma turbulencia okozza. A fúziós plazmában megjelenő turbulencia különösen érdekes mert, egy önszabályozó rendszert hozhat létre. Ebben a rendszerben a sűrűség és hőmérséklet profilok meredeksége plazma instabilitásokat kelt, amely insatbilitások kis un. mikroörvényeket hoznak létre, amelyeken keresztül részecskék és hő áramlása figyelhető meg a külső hidegebb régiókba. Ez a mechanizmus korlátozza a profilok maximális meredekségét. A kialakuló mikroörvények ugyanakkor nagyobb skálájú plazmaáramlásokat is kelthetnek, amely áramlások gyengíthetik az őket létrehozó mikroörvényeket. A NyES egy olyan diagnosztika, ahol a fent vázolt rendszer mind a három különböző eleme egyszerre, párhuzamosan vizsgálható. A plazma sűrűség profil, az ion-skálájú (cm) fluktuációk és ezek mozgását követve a plazmaáramlás  is mérhető. A fenti kísérleti követelményeket egy a 1cm térbeli és 1 milliomod mp időfelbontást adni képes, nagyon gyenge fényt is mérni tudó megfigyelő és detektorrendszer elégíti csak ki.

Kutatócsoportunk tervez, gyárt és telepít NyES diagnosztikákat illetve aktívan méréseket végez több nagy fúziós berendezésen a világ számos országában. Fűtőnyalábra épített NyES diagnosztika működik a MAST (UK), KSTAR (Korea) és EAST (Kína) tokamakokon és alkáli nyaláb NyES diagnosztikák épültek a JET (UK), KSTAR (Korea), EAST (Kína), Compass (CZ) , KSTAR (Korea), EAST (Kína) és ASDEX Upgrade (Németo.) a külföldi kollegákkal együttműködésben. A Wendelstein 7-X sztellarátoron jelenleg épül egy alkáli nyaláb NyES diagnosztika, ami 2017-től szolgáltat majd fizikai eredményeket. Kutatócsoportunknak egyedi lehetőséget ad az, hogy ugyanazokat a fizikai jelenségeket különböző nagy berendezéseken is tanulmányozhatjuk.

A Wigner FK által épített és együttműködésekben üzemeltett nyalábemissziós spektroszkópia diagnosztikák a világ különböző országaiban.

A Wigner FK által épített és együttműködésekben üzemeltett nyalábemissziós spektroszkópia diagnosztikák a világ különböző országaiban.