Detekční systémy pro měření vyzařování vysokoteplotního plazmatu tokamaku COMPASS na bázi rychlých bolometrů a měkkých rentgenových detektorů

• Název práce v češtině: Detekční systémy pro měření vyzařování vysokoteplotního plazmatu tokamaku; COMPASS na bázi rychlých bolometrů a měkkých rentgenových detektorů
• Název v anglickém jazyce: Detection systems for measurements of high-temperature plasma radiation on the; COMPASS tokamak by fast bolometers and soft X-ray detectors
• Akademický rok vypsání: 2007/2008
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Ústav částicové a jaderné fyziky (32-UCJF)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Vladimír Weinzettl
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 25.10.2007
• Datum zadání: 25.10.2007
• Datum a čas obhajoby: 18.05.2009 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 18.05.2009
• Datum proběhlé obhajoby: 18.05.2009
• Oponenti: Ing. Vojtěch Piffl

Zásady pro vypracování

1. Shromáždit poznatky o vyzařování vysokoteplotního plazmatu tokamaků.
2. Na základě seznámení se s principy činnosti rychlých bolometrických AXUV diod a měkkých rentgenových polovodičových detektorů posoudit možnost umístění těchto detekčních systémů na tokamak COMPASS tak, aby bylo dosaženo vysokého prostorového i časového rozlišení.
3. Navrhnout konstrukci a podílet se na realizaci měřicího systému pro tokamaku COMPASS.
4. Na základě prostudování literatury navrhnout vhodný algoritmus pro rekonstrukci vyzařování plazmatu z chordových měření.

Seznam odborné literatury

1. F.F.Chen: „Úvod do fyziky plazmatu“, Academia, 1983, Praha
2. J.Wesson: „Tokamaks“, Caledon Press, Oxford, 2004
3. G.W.Marr: “Plasma Spectroscopy”, Elsevier Publishing Company, England, 1968
4. T.Fujimoto: „Plasma Spectroscopy“, Clarendon Press, Oxford, 2004
5. E.I.Dereniak, D.G.Crowe: „Optical Radiation Detectors“, John Wiley & Sons, USA, 1984
6. I.Furno, et al: „Fast bolometric measurements on the TCV tokamak“, Review of Scientific Instruments, Vol. 70 (1999), No. 12, 4552-4556
7. E.Dufková, et al.: "Fast bolometry on the CASTOR tokamak", P-2.074, 32nd EPS Plasma Physics Conference, Tarragona, Spain, 27.6.-1.7.2005, ECA Vol.29C, P-2.074 (2005)
8. Y.Yasumoto, et al.: „A New Numerical Method for Asymmetrical Abel Inversion“, IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. PS-9, No.1, March 1981, 18-21
9. V.Weinzettl: "Analýza rentgenového záření metodou filtrů", diplomová práce, KJF MFF UK, Praha, 1997
10. V.Weinzettl: "Prostorové a časové chování lehkých nečistot ve vysokoteplotním plazmatu tokamaku CASTOR", disertační práce, KFE FJFI ČVUT, Praha, 2005
11. R.Pánek, O.Bilyková, V.Fuchs, M.Hron, P.Chráska, P.Pavlo, J.Stöckel, J.Urban, V.Weinzettl, J.Zajac and F.Žáček: "Reinstallation of the COMPASS-D Tokamak in IPP ASCR", Czechoslovak Journal of Physics, Vol.56 (2006), Suppl. B, pp. 125-137

Předběžná náplň práce

Termojaderný výzkum zaměřený na zařízení typu tokamak je jednou ze slibných cest k energetice třetího tisíciletí, a to zejména s ohledem na trvale udržitelný rozvoj lidské společnosti.
Bolometrická měření celkového vyzářeného výkonu během tokamakového výboje umožňují stanovit podíl příkonu a radiačních ztrát plazmatu, prostorově rozlišená měření pak spolu s měřeními v měkké rentgenové oblasti podávají informaci o poloze plazmatu a jeho profilu. Procesy související s radiálním transportem částic a energie (vytváření transportních bariér, MHD aktivita včetně ELMs), jejichž pochopení je stěžejní pro realizaci budoucích fúzních elektráren, se často projevují jako rychlé změny ve vyzařování a mohou být studovány pomocí detekčních systémů s vysokým časovým rozlišením.
V rámci práce se student seznámí s problematikou vyzařování vysokoteplotního plazmatu jak na základě prostudování příslušné literatury, tak zejména experimentálně při návrhu a testování detekčních systémů na bázi rychlých AXUV bolometrů a měkkých rentgenových detektorů pro tokamak COMPASS v Ústavu fyziky plazmatu AV ČR,v.v.i.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Thermonuclear research focused on tokamak devices is one of promised ways to energetics for third millenium, namely with respect to sustainable human development.
Bolometric measurements of total power radiated during a tokamak discharge allow to estimate a fraction of input power and plasma radiation losses. Spatially resolved measurements together with a soft X-ray detection give information on a plasma position and its profile. Processes connected with a radial particle and energy transport (a creation of transport barriers, MHD activity including ELMs) are needed to be understand to realize future fusion power plants. These processes often express themseves as fast changes in a radiation and can be studied using detection systems with a high temporal resolution.
In the frame of the work, a student will meet topics covering high-temperature plasma radiation both theoretically in books and experimentally during design and test phases of the detection systems based on both fast AXUV bolometers and soft X-ray detectors for the COMPASS tokamak at IPP AS CR, v.v.i.