Opracowanie metod mikrofalowej diagnostyki

Katedra Fizyki Akademii Morskiej od kilku lat należy do wiodących w Europie grup badawczych zajmujących się polarymetryczną diagnostyką plazmy. Projekt „Opracowanie metod mikrofalowej diagnostyki” (projekt P-12 Asocjacji Euratom-IFPiLM), w którym uczestniczy Akademia Morska, przewiduje opracowanie metod wyznaczania gęstości namagnesowanej plazmy oraz pola magnetycznego na podstawie pomiarów polaryzacji fal elektromagnetycznych w przedziale mikrofalowym i w podczerwieni.

Do opisu stanu polaryzacji fali elektromagnetycznej w plazmie zespół projektowy używa autorską metodę zmiennych kątowych, która jak udowodnili w 2011 r. jest równoważna jedynej stosowanej dotychczas metodzie opartej na formaliźmie wektora Stokes’a (SWF). Równoważność obu metod została wykazana we współpracy z włoską grupą diagnostyczną z Frascati w postaci 4 wspólnych publikacji w renomowanych europejskich czasopismach.

Wprowadzony przez uczestników projektu formalizm zmiennych kątowych będzie bezpośrednio zastosowany przy realizacji głównego celu badawczego na rok 2012 – rozwinięciu metody inwersji danych doświadczalnych w polarymetrycznej diagnostyce plazmy termonuklearnej do pomiarów wielokanałowych. Dotychczas problem ten nie znalazł pełnego rozwiązania gdyż w ogólnym przypadku, w którym występuje sprzężenie pomiędzy dwoma efektami mającymi wpływ na stan polaryzacji fali elektromagnetycznej (efekt Faradaya i efekt Cottona - Moutona), nie ma analitycznych równań pozwalających wyznaczyć podstawowe parametry plazmy w oparciu o dane z pomiarów polarymetrycznych. Stosowane obecnie metody analizy mają zastosowanie jedynie w przypadkach gdy sprzężenie to nie występuje lub też jest słabe (relatywnie małe gęstości plazmy i słabe pola). Ogranicza to w istotny sposób możliwości wykorzystania polarymetrii w diagnostyce plazmy. Aktualnie stosowany w ramach kodu EFIT w JET interferometr- polarymetr, do polarymetrii wykorzystuje wyłącznie obszar w którym dominuje rotacja Faradaya i w rezultacie może korzystać tylko z odpowiednich kanałów, natomiast pozostałe dla pomiarów polarymetrycznych pozostają bezużyteczne.

Inwersja danych polarymetrycznych w oparciu o metodę gradientów, wprowadzona przez autorów projektu w 2011 roku (układ jednokanałowy) rozwiązała w pewnym zakresie ten problem pozwalając precyzyjnie odtworzyć dwa parametry plazmy na podstawie pomiarów polarymetrycznych w ogólnym przypadku - silnego, nieliniowego sprzężenia pomiędzy efektem Faradaya i efektem Cottona - Moutona. Rozwinięcie tej metody w roku 2012 na układy wielokanałowe pozwoli w praktyce wykorzystać do pomiarów polarymetrycznych jednocześnie wszystkie dostępne kanały (każdy kanał pozwala odtworzyć dwa parametry plazmy) i natychmiast odtworzyć parametry plazmy z dowolną dokładnością. Pozwoli to na znacznie szersze wykorzystanie polarymetrii w diagnostyce termonuklearnej plazmy, bez żadnych ograniczeń związanych z gęstością plazmy i natężeniem pola magnetycznego. Ma to istotne znaczenie podczas kompleksowej diagnostyki termonuklearnej plazmy gdzie pomiary polarymetryczne mogą uzupełniać lub weryfikować dane uzyskane innymi metodami.

Współfinansowanie niniejszego projektu badawczego przez MNiSW pozwoli wykonawcom kontynuować dotychczasowe badania i uczestniczyć w międzynarodowym projekcie badań nad fuzją termonuklearną, mającą stać się w przyszłości źródłem ekologicznej energii. Polska uczestniczy w tym projekcie w ramach Asocjacji IFPiLM-Euratom. Wzorem lat ubiegłych Akademia Morska w Szczecinie udostępnia rezultaty przeprowadzonych badań poprzez:

1. Publikacje w prestiżowych krajowych i międzynarodowych czasopismach.
2. Referaty na renomowanych krajowych i międzynarodowych konferencjach.
3. Prezentacja wyników prac na seminariach naukowych i popularnonaukowych.
4. Roczne sprawozdania na posiedzeniach Rady Asocjacji Euratom-IPPLM i na stronie Internetowej Asocjacji www.IFPLM.pl. Asocjacja udostępnia swoje wyniki bezpośrednio Asocjacji Euratom.
5. Robocze spotkania z naukowcami z Europy.

Oprócz zastosowania wyników badań bezpośrednio w mikrofalowej diagnostyce plazmy termonuklearnej, opracowane tematy mogą znaleźć zastosowanie również w innych dziedzinach stosujących diagnostykę polaryzacyjną. Wykonawcy projektu kontynuują współpracę m.in. z naukowcami z Katedry Telekomunikacji i Fotoniki Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, w polarymetrycznych badaniach światłowodów stosowanych w telekomunikacji (wartość dodana projektu).

Słowa kluczowe:
polaryzacja fali elektromagnetycznej w plazmie, efekt Faradaya, efekt Cottona - Moutona

Wartość 1 582 999,00 PLN (złoty)
Okres realizacji 2006-01-01 - 2013-12-31
Źródło finansowania 7 Program Ramowy UE - EURATOM
Kontakt Yury Kravtsov - kierownik projektu T: 91-48-09-329, E: kravtsov@am.szczecin.pl
Skład konsorcjum nie dotyczy
WWW brak