Изучение радиационных потерь плазмы на токамаке КТМ

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Дуйсен, Айдос Жаксыбайулы Научно-образовательный центр Б.П. Вейнберга (НОЦ Б.П. Вейнберга)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В процессе исследования были проведены экспериментальные пуски на токамаке КТМ. Была произведена калибровка пироэлектрического болометра в лабораторных условиях. Разработан алгоритм для вычисления мощности радиационных потерь. В работе представлены результаты экспериментальных работ на токамаке КТМ. Расчет и анализ экспериментальных работ.

Определения ……………………………………………………………………………………………. 13

Обозначения и сокращения ………………………………………………………………………. 14

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 15

Глава 1. Изучение радиационных потерь плазмы на токамаках …………………. 17

1.1 Влияние радиационных потерь на удержание плазменного шнура ………. 18

1.2. Измерение радиационных потерь……………………………………………………….. 19

Глава 2. Диагностика радиационных потерь на токамаке КТМ …………………. 22

2.1 AXUV-диагностика …………………………………………………………………………….. 22

2.2 Пироэлектрический болометр……………………………………………………………… 24

2.3 Алгоритм расчета экспериментальных данных с пироболометра …………. 26

Глава 3. Экспериментальные исследования плазмы Токамака КТМ ………….. 28

3.1 Калибровка пироэлектрического болометра ………………………………………… 28

3.2 Проверка работоспособности пироэлектрического болометра …………….. 31

3.3 Плазменный разряд №3488 …………………………………………………………………. 33

3.4 Плазменный разряд №3490 …………………………………………………………………. 37

3.5 Плазменный разряд №3669 …………………………………………………………………. 40

Глава 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение…………………………………………………………………………………… 44

4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……… 45

4.1.1 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………. 45

4.1.2 SWOT-анализ …………………………………………………………………………………… 47

4.2 Планирование научно-исследовательских работ………………………………….. 48

4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………………………. 48
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения ………………………………………………………………………………………………. 49

4.3 Бюджет научно-технического исследования ……………………………………….. 53

4.3.1 Расчет материальных затрат НТИ …………………………………………………….. 53

4.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ ……….. 54

4.4 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………….. 54

4.4.1 Дополнительная заработная плата исполнителей темы……………………… 56

4.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ……………. 56

4.6 Накладные расходы…………………………………………………………………………….. 56

4.7 Расчет бюджетной стоимости ……………………………………………………………… 57

4.8 Определение ресурсной (ресурсосберегающей) эффективности
исследования ……………………………………………………………………………………………. 57

Выводы по разделу…………………………………………………………………………………… 60

Глава 5. Социальная ответственность ……………………………………………………….. 61

5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 61

5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства ………………………………………………………….. 61

5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя ………………………………………………………………………………………….. 63

5.2 Производственная безопасность………………………………………………………….. 64

5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов ……………………………………………….. 64

5.2.2.1 Отклонение показателей микроклимата …………………………………………. 65

5.2.2.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны …………………………………… 66

5.2.2.3 Повышенный уровень шума ………………………………………………………….. 67

5.2.2.4 Повышенный уровень электромагнитного излучения …………………….. 67

5.2.2.5 Психофизиологические факторы …………………………………………………… 68
5.2.2.6 Поражение электрическим током …………………………………………………… 68

5.2.2.7 Пожаробезопасность на рабочем месте ………………………………………….. 69

5.2.3 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия опасных
и вредных факторов …………………………………………………………………………………. 70

5.2.3.1 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ …………………………….. 70

5.2.3.2 Микроклимат ………………………………………………………………………………… 70

5.2.3.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны …………………………………… 70

5.2.3.4 Повышенный уровень шума ………………………………………………………….. 71

5.2.3.5 Электромагнитные излучения (ЭМИ)…………………………………………….. 71

5.2.3.6 Психофизиологические факторы …………………………………………………… 71

5.2.3.7 Поражение электрическим током …………………………………………………… 72

5.2.3.8 Пожаробезопасность на рабочем месте ………………………………………….. 73

5.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………………….. 73

5.3.1 Анализ возможного влияния объекта исследования на окружающую
среду ……………………………………………………………………………………………………….. 73

5.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ……….. 73

5.3.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ……………….. 74

5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 74

5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте при
проведении исследований ………………………………………………………………………… 75

5.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка
действия в случае возникновения ЧС ……………………………………………………….. 75

Выводы ……………………………………………………………………………………………………. 76

Заключение ……………………………………………………………………………………………… 77

Список использованной литературы …………………………………………………………. 78

ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………. 81
Определения

Плазма – частично или полностью ионизированный газ, образованный
из нейтральных атомов и заряженных частиц (ионов и электронов).
Термоядерная реакция – разновидность ядерной реакции, при которой
лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые за счёт кинетической
энергии их теплового движения.
Токамак – тороидальная установка для магнитного удержания плазмы
с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого
синтеза.
Диагностика плазмы – определение значений параметров плазмы,
характеризующих её состояние.
Радиационные потери плазмы – потери энергии плазмы, за счет её
излучения, обусловленная наличием примесей многозарядных ионов в
высокотемпературной плазме.
Пироэлектрический болометр – прибор для измерений энергии
излучения плазмы, основанный на принципе пироэлектричества.
Обозначения и сокращения

КТМ – казахстанский токамак материаловедческий
ИТЭР – интернациональный термоядерный экспериментальный реактор
AXUV – absolute extreme ultra violet
ФПУ – фотоприемное устройство
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь
Пироболометр – пироэлектрический болометр
ЧЭ – чувствительный элемент

Токамак КТМ – установка, предназначенная для получения
высокотемпературной плазмы. Основной целью создания токамака КТМ
является проведение экспериментальных исследований и испытаний
материалов и конструкционных решений защиты первой стенки
термоядерного реактора [1].
Основные параметры токамака: тороидальное магнитное поле – 1 Т,
номинальный ток плазмы – 0.75 МА, длительность тока плазмы 4-5 с. Большой
радиус плазмы R=0.9 м, малый радиус плазмы a=0.45 м, аспектное отношение
А равно 2, вертикальная вытянутость плазменного шнура равна 1.7 [2]. Объем
вакуумной камеры токамака КТМ составляет 13 м3, конструкция вакуумной
камеры представляет собой цельносварную конструкцию из нержавеющей
стали, которая оснащена 20 патрубками для использования диагностических
комплексов и введения дополнительного нагрева от внешних источников.
Нагрев плазмы на токамаке КТМ происходит за счёт омических
процессов [3]. Омический нагрев наиболее прост по технической реализации
и физическим принципам. Кроме того, к 2023 году планируется запустить ВЧ-
генераторы, которые будут использоваться в качестве дополнительных
источников нагрева плазмы.
Токамак КТМ обладает следующим основным набором
диагностических комплексов, присущих современным токамакам,
включающим в себя:
– видеокамеру для наблюдения и контроля геометрии плазменного
шнура;
– магнитные зонды и пояса Роговского для измерений тока в плазме;
– HαDα для наблюдения спектра водорода;
– спектрометр для наблюдения спектров излучения примесей;
– SXR-детектор для регистрации жесткого рентгеновского излучения;
– AXUV-детектор и пироэлектрический болометр для измерения
радиационных потерь высокотемпературной плазмы;
– многоканальный бессбойный интерферометр (МБИ), бесперебойный
монитор среднехордовой плотности (БМСП), перестраиваемый импульсный
радар-рефлектрометр (ПИРР) для наблюдения и контроля плотности
плазменного шнура.

В рамках выполнения диссертации на соискание академической степени
магистра наук были изучены методы диагностики радиационных потерь
высокотемпературной плазмы на токамаке КТМ.
Проведены работы по настройке и калибровке пироэлектрического
болометра, вычислен нормировочный коэффициент связи между выходным
напряжением и мощностью излучения, принимаемой детектором, равный
69 В/Вт.
Выполнен сравнительный анализ экспериментальных данных по
характеристикам пусковых разрядов в аргоне и водороде, на основе которого
показано, что мощность радиационных потерь на токамаке КТМ не превышает
20% от мощности омического нагрева.
На основе проведенной работы можно сделать следующие выводы:
Разработанный алгоритм расчета полных радиационных потерь и в
дальнейшем будет использоваться для изучения процесса излучения плазмы
на токамаке КТМ.

Завершая изложение работы, хотелось бы выразить благодарность всем
коллегам, помогавшим мне в работе и оказавшим влияние на ее результаты.

1.Курнаев В.А. Стенд имитационных испытаний в сопровождение
исследований на токамаке КТМ (СИИ-КТМ). МИФИ, 2005.1
2.Национальный ядерный центр Республики Казахстан // nnc.kz URL:
ktm.nnc.kz (дата обращения: 25.05.2020).
3.Рютов Д.Д. Высокочастотные методы нагрева плазмы в тороидальных
термоядерных установках, M., 1986.
4.Ибляминова А.Д., Толстяков С.Ю. Применение болометров на основе
фотодиодов для измерения радиационных потерь плазмы токамаков //
Перспективы развития строительного комплекса. 2012. №Том: 1. С. 216-222.
5.Фэн Бэйюань Исследование плазмы токамака “Глобус-М” с помощью
болометрической диагностики: дис.канд. физико-математических наук:
01.04.04 – Физическая электроника. Санкт-Петербург, 2003.
6.Термины радиационных и плазменных технологий: учебное пособие /
В.П. Кривобоков. – Томск: Изд-во Томского Политехнического Университета,
2008 – 247 с.
7.Wesson J. Tokamaks / John Wesson, Campbell D.J.. – New York: Oxford
University Press Inc., 2004.
8.Вертипорох А.Н., Лукьянов С.Ю., Максимов Ю.С. Радиационные
потери на установке Т-10 // ИАЭ. 1979.
9.Schivell J., Renda G., Lowrance J. & Hsuan H. (1982). Bolometer for
Measurements on High-Temperature Plasmas. Review of Scientific Instruments ,
Vol.53, No.10, (Oct. 1982), pp.1527-1534, ISSN 0034-6748
10.Hsuan H., Bol K. & Ellis R.A. (1975). Measurement of the Energy Balance in
ATC Tokamak.Nuclear Fusion, Vol.15 (1975) pp. 657-661, ISSN 0029-5515.
11.Gray D.S., Luckhardt S.C., Chousal L., Gunner G., Kellman A.G. & Whyte
D.G., (2004) Time resolved radiated power during tokamak disruptions and spectral
averaging of AXUV photodiode response in DIII-DReview of Scientific
Instruments Vol. 75, No. 2 (Feburary 2004), pp. 376-381, ISSN 0034-6748.
12.Meister H., Giannone L, Horton L.D., Raupp G, Zeidner W., Grunda G.,
Kalvin S., Fischer U, Serikov A., Stickel S. & Reichle R. (2008) The ITER
bolometer diagnostic: Status and plans Review of Scientific Instruments Vol. 79,
(2008), pp. 10F511-10F516, ISSN 0034-6748.
13.Сивухин Д. В. Общий курс физики. М.: Наука, 1977. 688 с.
14.Кузьминов Ю.С. Ниобат и танталат лития. Материалы для нелинейной
оптики. М.: Наука, 1975. 224 с.
15.Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197;
16.СанПиН2.2.2/2.4.1.1340-03.«Гигиеническимитребованиямик
персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»;
утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 15.06.2003 г.
17.ГОСТ 12.0.003-2015. Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Опасныеивредныепроизводственныефакторы.Классификация.М.:
Стандартинформ, 2016
18.ГОСТ 12.0.003-74. Опасные и вредные производственные факторы.
Классификация – М.: ИПК Издательство стандартов, 1992. – 4 с.;
19.CанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиеническими требованиями к микроклимату
производственных помещений»; утв. Постановлением Госкомсанэпиднадзора
РФ от 13.06.2003 г.;
20.ГОСТ 12.1.003-83. Система стандартов безопасности труда. Шум.
Общие требования безопасности. – М.: Стандартинформ, 2008. – 11с.;
21.ГОСТ Р 12.1.009-2009. Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Электробезопасность. Термины и определения;
22.ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые
уровни напряжений прикосновения и токов.
23.ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры
микроклимата в помещениях;
24.СП 60.13330.2016. Отопление, вентиляция и кондиционирование
воздуха.− М.: Минрегион России, 2016;
25.ГОСТ 12.4.120-83 Система стандартов безопасности труда. Средства
коллективной защиты от ионизирующих излучений. Общие технические
требования;
26.СП 51.13330.2011. Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП
23-03-2003;
27.ГОСТ Р ИСО 9241-5-2009. Эргономические требования к проведению
офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов (VDT).

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Изучение радиационных потерь плазмы на токамаке КТМ»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Исследование структуры и свойств биоинертных сплавов системы Ti-Nb
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Кальций-фосфатные мишени для ВЧ-магнетронного осаждения биосовместимых покрытий
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)