Effects of impurity on the sheath transmission factor by thermocouple and triple probe in linear device

Abstract

핵융합 장치의 수명은 다이버터와 벽에서의 높은 열속 때문에 단축될 수 있기 때문에 열속에 대한 정확한 예측이 중요하다. 이러한 열속은 전기 프로브에 의해서 측정될 수 있는데 이러한 경우 측정 열속은 시스 열전달 계수 의값에 달려있다. 따라서 정확한 열속 추정을 위해서는 다양한 상황에서 보다 정확한 쉬스 열전달 계수가 얻어 져야한다. 적외선 카메라는 현재 여러 토카막 장치에서 다이버터 열속을 측정하는 데 사용되지만 반사 및 방사율에는 여전히 문제가 있는 반면 열전대는 열속 측정을 위한 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하는 것으로 알려져 있다. 본 실험은 DiPS-2 (Divertor Plasma Simulator-2) 라 불리는 선형 장치에서 헬륨 플라즈마에 아르곤과 질소 불순물을 주입하여 열속과 쉬스 열전달 계수 에 대한 불순물 효과를 조사하였다. 불순물이 없는 헬륨 플라즈마의 플라즈마 밀도는 (ne) ~ 10^18 cm-3이고 전자 온도는 (Te) ~ 1 - 15 eV 이다. 불순물율은 점진적으로 증가시켰으며 자세한 비율은 다음과 같다. (아르곤에 대해서는 0 %, 1.8 %, 3.2 %, 4.5 %, 5.9 %, 7.3 %), (질소에 대해서는 2.5 %, 3.8 %, 5.1 %, 6.3 % 7.6 %). 고속 주사 탐침 (FSP)과 열전대를 사용하여 열속 측정을 측정 및 실험적 쉬스 열전달 계수 를 추론하였으며 실험값을 이론값과 비교하였다. 두 값의 의 차이는 헬륨 플라즈마에서 21 %에서 52 % 사이였다. 한편 아르곤 및 질소 불순물의 주입으로 인해 표적 물질에 대한 열 유속의 현저한 감소가 관찰되었으며 이론 쉬스 열전달 계수의 값과 실험 쉬스 열전달 계수의 값 의 차이는 질소의 경우 (Δγ : 0.1 ~ 0.3) 상대적으로 일정하다. 그러나 두 값 사이의 불일치는 아르곤 불순물 비율이 증가함에 따라 급격히 증가 함을 알 수 있었다 ( Δγ : 0.2 → 1.9).