Analýza chyb měření diagnostiky plazmatu pomocí Thomsonova rozptylu na tokamaku COMPASS

Abstract

Diagnostika plazmatu pomocí Thomsonova rozptylu je jednou z nejpoužívanějších metod k měření základních parametrů plazmatu v tokamacích, jakými jsou elektronová teplota a elektronová hustota. Na tokamaku COMPASS je v provozu od roku 2013 a za tu dobu byla použita pro více než 6000 různých měření. V současné době se ve výsledcích pravidelně objevuje větší množství systematických defektů. První část této práce se zaměřuje na teorii Thomsonova rozptylu, ve smyslu fyzikálního jevu. Dále je prezentován princip jeho využití pro diagnostiku plazmatu a podrobněji je rozebrán diagnostický systém na tokamaku COMPASS. Hlavní náplní této práce bylo kvantifikovat výše zmíněné defekty v naměřených datech a hledat jejich příčiny. Bylo navrženo a provedeno několik oprav. Jmenovitě šlo o spektrální kalibraci, absolutní kalibraci a kontrolu digitizérů. Na závěr byl analyzován jejich účinek a ukázalo se, že došlo k částečnému zlepšení. Formou dodatku byl vypracován stručný průzkum hrubých dat, který odhaluje novou příčinu defektů a prezentuje návrh na další možný postup.

The Thomson scattering (TS) plasma diagnostic system is a very common means of measuring principal plasma parameters in tokamaks, namely electron temperature and electron density. TS at the COMPASS tokamak is in operation since 2013 and so far, it has been used for more than 6000 separate measurements. Nowadays, systematic defects are often observed. The first part of this thesis is focused on the physics of the TS phenomenon. It is followed by the overview of the diagnostics principle and its application at the COMPASS tokamak. The aim of the main topic was to quantify beforementioned defects and to find their causes. A number of system corrections was proposed and applicated. Finally, an analysis showed that a partial improvement in the operation of the diagnostic system was achieved. Additionally, a discovery of a new cause of defects is discussed and demonstrated in appendix together with the possibility of research continuation.