Asféry pro experimentální fúzní reaktor
Referenční projekt
Optimalizovaná čárová spektroskopie
Nová forma tepelné diagnostiky heliovým svazkem umožňuje měření elektronové teploty a hustoty plazmatu s vysokým rozlišením. Proces čárové spektroskopie se používá pro ASDEX Upgrade, experimentální zařízení pro fúzní reaktory v Max Planck Institute for Plasma Physics. asphericon poskytl ve velmi krátké době pro experimentální uspořádání dvě asférické čočky s ofsetovými středy ze své řady StockOptics, které nabízejí velmi dobré zobrazovací vlastnosti.
O ASDEX modernizace
Výzkum modernizace ASDEX (Axially Symmetric Divertor Experiment), experimentálního zařízení pro vývoj fúzních reaktorů, poskytuje významné výsledky pro možný přechod od jaderného štěpení k jaderné fúzi jako bezpečnějšímu a ekologičtějšímu způsobu výroby energie. Aby mohly být výsledky Institutu Maxe Plancka pro fyziku plazmatu v Garchingu aplikovány na experimentální elektrárny, jako je experimentální reaktor jaderné fúze známý jako ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) ve Francii, výzkum ASDEX Upgrade probíhá v rámci podmínky podobné těm v elektrárnách. Pro zajištění přístupu k teplotě a hustotě elektronů v hraniční oblasti plazmatu byl implementován nový diagnostický postup založený na čárové poměrové spektroskopii neutrálního helia. V kombinaci se systémem detekce světla na bázi fotonásobiče přispívá vysoce přesná optika ke zlepšení kvality zobrazení a zajišťuje vysoké prostorové a časové rozlišení měření.
Realizace projektu
Byly použity dvě čočky z řady StockOptics, které jsou dostupné ve standardním rozsahu průměrů od 10 do 100 mm a s odchylkou tvaru povrchu 300 nm RMSi. Aby byly použitelné pro nastavení, byly středy čoček posunuty na požadovaný průměr. Výzkumný tým tak těžil z maximální flexibility a kvality: nejenže bylo možné splnit všechny požadavky na kvalitu, optika byla navíc k dispozici s krátkou dodací lhůtou (pouhé 2 týdny). Dvě asférické čočky mají efektivní ohniskovou vzdálenost (EFL) 85 mm a byly vloženy do optické hlavy (viz obr. 1 a 2) spektroskopu s poměrem heliových čar instalovaného v ASDEX Upgrade, aby se optimalizoval zobrazovací efekt. Čočky se používají k zachycení světla z lokálně injektovaného mraku helia a jeho zaostření na optická vlákna pro následnou spektrometrickou analýzu v laboratoři.
Nastavení experimentálního fúzního reaktoru a Jak funguje optická hlava
Obr. 1 Vstříknutý oblak helia excitovaný srážkou s elektrony plazmatu a emitované světlo pro spektroskopickou analýzu ©Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
Obr. 2 CAD výkres optické hlavy ©Max-Planck-Institut für PlasmaphysikSpecifikace asférických čoček
Obrázek ukazuje příklad dráhy paprsku jednou ze dvou čoček (žlutá oblast). Světlo je zaostřeno na volný konec optického vlákna s průměrem jádra 0,4 mm a NA 0,22. NA určuje přijatelný úhel vlákna (zeleně šrafovaná plocha).
Obr. 3 Schematické znázornění optické hlavy ©Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
|
Stručný pohled na optiku pro ASDEX:
- Dvě a|Aspheres s RMSi 300 nm a EFL 85 mm byly centrovány na požadovaný průměr
- Čočky umožňují lepší kvalitu zobrazení optické hlavy a byly k dispozici s extrémně krátkou dodací lhůtou (pouhé 2 týdny)
