AbstractThe availability of copper vapor laser system for surfaces surveying of International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) divertor and first wall during plasma discharge are justified. The construction concept of laser projector with image intensity amplification of the objects removed at a distance up to 20 m under intensive plasma background conditions is developed. The preliminary optical scheme for divertor and first wall surface monitoring from upper port is developed. Diffraction angle resolution at the object space is estimated (equal 1.18×10−5 rad).The preliminary estimation of laser viewing system power parameters is carried out. Laser system operation under intensive plasma background conditions (Tth/n=104 eV—typical thermonuclear temperature). Power relation signal/noise, calculated at the image intensity amplifier input is equal S/N=104, i.e. plasma background radiation can be neglected in the considered scheme. Hence, the proposed technique application for monitoring of ITER discharge chamber internal surfaces is possible during running cycles, and in pauses especially. Experimental tests of laser system without scanning mirror and plasma noise background are carried out. Objects were located at a distance about 20 m from laser and amplifier. Probing laser had the next operating parameters: average radiation power, 10 W; pulse repetition rate, 10 kHz; output beam diameter, 14 mm. Linear resolution at object's plane about 1 mm was obtained. Degradation of resolution in comparison with estimated value—0.24 mm is related with insufficient degree of the image contrast, as the laser amplifier tube had unnormalized noise level. Method determined rate of the protecting cover erosion of surveyed surfaces is proposed. Under given measurement method application the laser viewing system can record decreasing of protection cover depth about 0.5 mm, and available value of protection cover erosion rate is equal 0.5 mm/ms. Object's surface observe methods are considered. Laser beam noninterlaced raster scanning on surveyed surface is proposed. The laser beam moving velocity is determined by required accuracy of the image reproduction. Pointing direction definition method based on checkpoint grids is offered. Quadratic pyramidal deepening center may be a checkpoint grid node of pointing direction system. Accuracy of pointing direction positioning at the object equals 2 mm provided an even decrease of protection cover thickness near the given deepening.
Abstract国際熱核融合実験炉（ITER）ダイバータおよび第一壁のプラズマ放電中の表面調査のための銅蒸気レーザーシステムの有用性が実証される。強度のプラズマ背景条件下で最大20 m離れた物体の画像強度増幅を備えたレーザープロジェクターの構築概念が開発される。上部ポートからのダイバータおよび第一壁表面監視のための予備光学スキームが開発される。物体空間における回折角分解能が推定される（1.18×10−5 radに等しい）。レーザー視認システムの電力パラメータの予備推定が実施される。強度のプラズマ背景条件下（Tth/n=104 eV—典型的な熱核温度）でのレーザーシステム動作。画像強度増幅器入力において計算された信号/雑音比はS/N=104に等しく、すなわちプラズマ背景放射は考慮されたスキームにおいて無視できる。したがって、提案された技術のITER放電チャンバー内表面監視への応用は、運転サイクル中および特に休止中に可能である。走査ミラーおよびプラズマ雑音背景なしのレーザーシステムの実験試験が実施された。物体はレーザーおよび増幅器から約20 mの距離に配置された。調査用レーザーは以下の動作パラメータを有していた：平均放射出力、10 W；パルス繰り返し率、10 kHz；出力ビーム直径、14 mm。物体平面における線分解能約1 mmが得られた。推定値—0.24 mmとの比較における分解能の低下は、レーザー増幅管が正規化されていない雑音レベルを有していたため、画像コントラストの不十分な程度に関連する。調査対象表面の保護カバー侵食速度を決定する方法が提案される。与えられた測定方法の適用下で、レーザー視認システムは保護カバー深さの約0.5 mmの減少を記録でき、保護カバー侵食速度の利用可能な値は0.5 mm/msに等しい。物体表面の観察方法が検討される。調査対象表面上でのレーザービームの非インターレースラスター走査が提案される。レーザービーム移動速度は画像再現の要求精度によって決定される。チェックポイントグリッドに基づく指向方向決定方法が提案される。四角錐状の窪み中心は指向方向システムのチェックポイントグリッドノードとなり得る。与えられた窪み近傍での保護カバー厚さの均一な減少を前提とした場合、物体における指向方向位置決め精度は2 mmに等しい。