Osservazione della mobilizzazione di - Magnetic dust mobilization by B T field; - Mo target exposure.
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Osservazione della mobilizzazione di
dust in FTU:
- Magnetic dust mobilization by BT field;
(M. De Angeli, G. Maddaluno, C. Castaldo, G. Grosso, G. Apruzzese,
E. Giovannozzi, G. Gervasini, F. Ghezzi, E. Lazzaro, D. Ripamonti,
G. Riva, A. Uccello)
- Mo target exposure.
(C. Castaldo, M. De Angeli, G. Grosso, D. Ripamonti)
Magnetic dust mobilization by BT field
Motivazioni
• Sono state trovate polveri ferromagnetiche in FTU [1] e in altri
tokamak [2,3,4];
• L’evidenza della presenza di polveri mobilizzate nel vessel in assenza
di plasma è stata rilevata dagli spettri TS nel 20% delle «scariche di
zero» con campo magnetico (trovati 60 spettri TS non ambigui!). Fig. 1
• La presenza di polveri magnetiche, mobilizzate prima dell’inizio della
scarica di plasma (Fig. 2), può interferire con la fase di breakdown
rendendo difficoltosa l’ignizione della scarica stessa nei tokamak [4] (la
presenza di dust può perturbare severamente la densità elettronica).
Goal della sperimentazione
Prima evidenza sperimentale della presenza di polveri, mobilizzate dal
solo campo magnetico (FB μB), in assenza di plasma (fase di rump-
up del campo magnetico prima del breakdown) in tokamaks.
[1] M. De Angeli, et al., Nuclear Fusion, 55 (2015) 123005.
[2] A.N. Novokhatsky, et al, Proc. of the 38th EPS 2011, Vol. 35G, P5.066.
[3] D. Ivanova, M. Rubel, V. Philipps, et al., Phys. Scr., T138 (2009) 014025.
2
[4] J. Winter, G. Gebauer, J. Nucl. Mater., 266-269 (1999) 228.
Fig. 1: Esempio di spettro Thomson Scattering (scarica di zero # 38539, BT=5.2T),
con evidenza della presenza di dust in camera a 1.7s dall’inizio del plateau di B.
3Problematiche legate alla presenza di polveri
ferromagnetiche
Stima del bilancio delle forze FBDd3 , Fg Dd3, Fads Dd : in FTU sono mobilizzabili i
dust SS magnetici sferici con diametro >50μm a 5T!
Sezione poloidale:
Fig. 2: Simulazione, con codice DUSTTRACK, di traiettorie di 11 particelle magnetiche
(diametro 60μm) sottoposte a rampa di B da 0 a 5T. Velocità particelle vp 10m/s.
4
[7] J. Winter, G. Gebauer, J. Nucl. Mater., 266-269 (1999) 228.Strategia sperimentale Diagnostiche utilizzate: TS – rivelazione inequivocabile della presenza di polveri; Analisi post-mortem di collettori di polveri esposte tramite sistema di esposizione campioni (port 8). Acquisizioni di immagini tramite videocamera installata in FTU (port 6); Sperimentazione proposta: 1. In parassitaggio – il TS e la videocamera vicina alla fonte di illuminazione riceveranno il segnale di trigger all’inizio della rampa di campo B; 2. Scariche di «zero» - esposizione di un wafer di Si lappato pulito (collettore polveri) e un supporto di W con deposito di 4 spots, da 1mm, di dust di Fe, diam. 200μm, mappati prima e dopo l’esposizione tramite miscoscopio elettronico. 3. Scariche di «zero» - acquisizione del segnale TS e immagine videocamera dell’inizio rampa di campo B; Richiesta scariche: n. 2 scariche di Zero con B5T con inserzione di collettore di dust dal sistema inserz. Campioni; n. 2 scariche di Zero con B5T con esposizione di dust di Fe pre-depositati (campioni da sostituire dopo ogni scarica); Scariche in parassitaggio con B4T durante sperimentazione con disruzioni. 5
Dettagli tecnici – polveri pre-depositate
Es di (W) dust pre-depositati su supporto di W:
0.5mm
0.5mm
Esempio di dust magnetici raccolti in FTU:
Quantità di dust pre-depositati
dell’ordine di qualche μg.
Da stima analoga fatta per 4 spot di
W dust depositati su supporto di W
esposto in DIII-D: 2.3μg W totale.
Quantità dust magnetici raccolta in
FTU: 15.54g !!!!
6Dettagli tecnici – illuminazione camera da vuoto
Esposizione
P collettore/supporto Trigger start videocamera
P 8 dust con inizio rampa B
9
P
7
P10
Videocamera 600x700 pixel, 25 f/s
P6
con lente grandangolare (dettagli da
P11
discutere con gruppo REIS).
TS
Lampada LED (array
P5 18 LED bianchi ad
alta intensità da
30mm 1000 lumen tot) in
P12 tubo da 36mm con
finestra in zaffiro.
P
Lente
4
P1 divergente ex-
sonda EO (?)
P
P 3
2
Piano alternativo (da discuterne):
Trigger lampada LED solo
Inserzione lampada LED + bundle per
con rampa B durante le
videocamera veloce nel tubo installato nel
scariche in parassitaggio
port 6 (diam 70mm) una volta conclusa la
(lampada spenta durante
sperimentazione REIS.
scarica di plasma). 7Mo target exposure
Motivazioni
• Durante la scorsa campagna sperimentale sono stati esposti targets di
Mo, SS e Ti; una chiara evidenza di crateri, dovuti ad impatto con
dust, è stata trovata solo sul target di Mo;
• Morfologia dei crateri simili a quelli trovati sulle tegole del limiter
toroidale di FTU (crateri grandi da 50μm e più piccoli da 20μm di
diametro);
• Pochissimi crateri trovati (10) dovuti all’esposizione a poche scariche
(6). Necessità di aumentare la casistica per trarre conclusioni più
attendibili.
Strategia sperimentale
Inserire una lastrina di Mo nell’ombra del limiter poloidale per un numero
maggiore di scariche, per ottenere una maggiore rilevanza statistica dei
crateri che si formeranno.
La lastrina verrà accoppiata alla sonda Cherenkov montata sul port 5 ma
arretrata di 1cm rispetto alla punta della Cherenkov! Sperimentazione in8
parassitaggio a quella della Cherenkov!Crateri trovati su target di Mo:
Esempio crateri trovati su tegola P12 n6 sx del limiter toroidale di FTU:
9Posizionamento target di Mo
30mm
5mm Sp=0.5mm
Vista sez. Poloidale:
Lamina Mo
Port 5
10mm
min15mm
Sonda
Movimentazione Cherenkov
ex-sonda EO
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