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- Title
Automatisierte Vermessung der Sichtliniencharakteristik von Bolometerkameras für die Fusionsforschung Automated measurement of bolometer line of sight characteristics for fusion research.
- Authors
Penzel, Florian; Meister, Hans; Sehmer, Till; Koch, Alexander W.
- Abstract
Um in einem Fusionsexperiment die vom Plasma abgegebene Strahlungsleistung - ein Teil der Energiebilanz - zu bestimmen, werden seit langer Zeit Metallwiderstands-Bolometer verwendet. Sie messen die emittierte Strahlung breitbandig entlang vieler Sichtlinien (SL), von denen mehrere in einer Kamera integriert werden können. Mittels tomografischer Rekonstruktionsverfahren kann anschließend die räumliche Struktur der Plasmastrahlung berechnet werden. Für das sich im Aufbau befindliche internationale Fusionsexperiment ITER werden an die Bolometerkameras besonders hohe Anforderungen gestellt, insbesondere bezüglich der sehr engen Sichtliniencharakteristik und deren präziser Ausrichtung im Plasmagefäß. Im Rahmen der Entwicklung einer neuen Bolometerkamera wurde ein vollständig automatisierter Prüfstand auf Basis eines KUKA-Roboters für die Vermessung der zweidimensionalen Charakteristik der Sichtlinien entwickelt . In diesem Beitrag werden die prinzipielle Funktionsweise dieses Messverfahrens, die theoretischen Grundlagen von Sichtlinien bezogen auf ein Fusionsexperiment, die erreichbare Messunsicherheit, insbesondere bezüglich des Einflusses der Kalibrierquelle und der Positionsgenauigkeit, sowie die Messreproduzierbarkeit und einige ausgewählte Messergebnisse präsentiert. Außerdem wird das Verfahren für die geometrische Kalibrierung der Komponenten des Messsystems in einem globalen Koordinatensystem, wie z. B. in dem Fusionsexperiment ASDEX (Axialsymmetrisches Divertor-Experiment) Upgrade (AUG), vorgestellt. In order to measure in a nuclear fusion experiment the absolute radiated plasma power - a part of the overall energy balance - metal foil resistive bolometers have been state of the art for a long time. They measure the emitted radiation broadband along many lines of sight (LOS); typically several of them are integrated in one camera. Using tomographic reconstruction methods allows reconstructing the spatial profile of the plasma radiation. For the international fusion experiment ITER, which is currently being constructed, very stringent requirements are placed on the bolometer cameras, particularly with regard to the narrow LOS characteristics and their precise alignment in the plasma vessel. As part of the development of the new bolometer system, a fully automated test facility has been developed . It is based on a KUKA robot and allows the measurement of the two-dimensional characteristic of a LOS. In this paper, the theoretical background of the LOS in a fusion experiment, the principal measurement method of the test facility and its achievable measurement accuracy are presented. Additionally, the measurement reproducibility is assessed, particularly with regard to the influence of the calibration light source and its positioning accuracy. Finally, some selected LOS measurement results are discussed. In addition, the method for the geometric calibration of all involved components of the measuring system in a global coordinate system, such as in the fusion experiment ASDEX (axisymmetric divertor experiment) Upgrade, is presented.
- Subjects
BOLOMETERS; NUCLEAR fusion; METAL foils; PLASMA power sources; PLASMA radiation; OPTICAL measurements
- Publication
Technisches Messen, 2015, Vol 82, Issue 10, p517
- ISSN
0171-8096
- Publication type
Article
- DOI
10.1515/teme-2014-0011