International Science and Technology Journal

Home < Articles < Article Details

Design and Initial Test of a Reflectometer System for the STOR-M Tokamak

الملخص
تم تجميع واختبار وتركيب جهاز انعكاس أحادي القناة يعمل بأسلوب التجانس الترددي وباستقطاب من نوع O-mode على مفاعل ستور- إم من نوع توكاماك. يتكوّن جهاز الانعكاس من مصدر ميكروويف يعتمد على مذبذب يتحكم به جهد كهربائي ومزجٍ من نوع الطور المتطابق/التربيعي (I/Q). يمكن تشغيل جهاز الانعكاس بتردد ثابت أو بنمط مسح التردد ضمن النطاق (12.4 - 18 غيغاهرتز) . أُجريت تجارب أولية باستخدام جهاز الانعكاس الجديد عند تردد ثابت يبلغ 17 غيغاهرتز لدراسة اضطرابات وكثافة البلازما وظواهر الاضطراب في مفاعل ستور- إم، وتمت مقارنة النتائج بقياسات مسبار لانغموير (Langmuir) عند حافة البلازما. أظهرت التحليلات الطيفية لإشارات الاضطراب التي تم الحصول عليها أثناء التفريغ الأومي في المفاعل أن الطيف الترددي لإشارة جهاز الانعكاس مشابه للطيف الناتج عن إشارة مسبار لانغموير. كما تبيّن أن اضطرابات الكثافة تبلغ ذروتها عادةً عند حوالي 40 كيلوهرتز، ثم تتناقص وفق قانون أُسّي عند الترددات الأعلى (< 100 كيلوهرتز) . تم أيضًا حساب كل من السعة والطور لإشارة جهاز الانعكاس من مخارج الـ I/Q وتحليلها طيفيًا. لوحظ أن أطياف السعة والطور تحتوي على خصائص تقلبات الكثافة المشابهة لتلك الموجودة في أطياف مسبار لانغمير. كما لوحظ أن تقلبات السعة هي السائدة في إشارة مقياس الانعكاس، استنادًا إلى التطابق الوثيق بين طيف السعة وطيف مقياس الانعكاس................ الكلمات المفتاحية:.......... مقياس الانعكاس، توكاماك، ستور-إم، تذبذبات البلازما، الاضطراب.
Abstract
A single-channel, homodyne reflectometer with O-mode polarization has been assembled, tested and installed on the Saskatchewan Torus-Modified (STOR-M) tokamak. The reflectometer consists of a voltage-controlled oscillator (VCO) microwave source and an in-phase/quadrature (I/Q) mixer. The reflectometer can be operated at a fixed-frequency as well as a frequency-sweeping mode (12.4-18 GHz). Preliminary experiments using the new reflectometer have been conducted at a fixed-frequency of 17 GHz to study density fluctuations and turbulence in STOR-M and compared with Langmuir probe measurements at the plasma edge. The spectral analysis of fluctuation signals obtained during an ohmic STOR-M discharge has shown that the power spectrum of the reflectometer signal is similar to that obtained from the Langmuir probe signal. It has been found that the density fluctuations typically peak at ~ 40 kHz and decay following a power law at higher frequencies (> 100 kHz). The amplitude and phase of reflectometer signal have also been calculated from the I/Q outputs and spectrally analyzed. It has been observed that the amplitude and phase spectra contain density fluctuation features similar to that of the Langmuir probe spectra. It has also been observed that amplitude fluctuations dominate the reflectometer signal, based on the close agreement between the amplitude and reflectometer spectra. .................. Keywords: ................Reflectometer, Tokamak, STOR-M, Plasma Fluctuations, Turbulence.