Andor iStar相機應用:LIBS技術監控ITER內部
——利用Andor iStar高速/高分辨相機發展托克馬克反應堆維護的新方法
—譯自:www.andor.com
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目前,針對綠色、可再生能源的研究焦點,主要集中在太陽聚變能的間接運用上。而人們通常容易忽略另外一個全球努力的方向,即建造聚變反應堆,復制太陽的核心過程(通過原子聚變產生能量)以滿足人類的能源需求。作為全球規模*大的科技合作項目之一,位于法國南部的ITER裝置致力于建設世界上*大的可控聚變裝置,計劃工作壽命20年。
然而,聚變過程將在反應堆內壁間接的產生物質沉積,所以ITER的團隊需要了解沉積物生長的速速及其化學組分,如此才能更好的計劃反應堆的維護周期并提升維護的效率,以使維護工作對運行時間的影響*小化。目前,一個國際團隊利用Andor的高速/高分辨 iStar ICCD相機,首次發布了非侵入式的檢測沉積層的化學組分(包括特征性的含鈹樣品)的光譜方法。
“關閉任何核反應堆都是代價昂貴的操作,所以非侵入式的檢測方法可以延長維護周期,極大的節省成本和時間”,芬蘭VTT 技術研究中心的高級科學家Dr. Antti Hakola稱,“我們的激光誘導解離光譜(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS) 實驗是非常重要的,它不需要將沉積物從反應堆中取出,就能直接檢測沉積物的組分和厚度。同時,這也是采用LIBS分析核聚變中非常重要的特征樣品鈹并得到其燒蝕特性。”
“我們比較了多個廠家的多種產品而*終選擇了Andor的SR-750光譜儀和Andor iStar 340T 增強型CCD(ICCD)相機”,Dr. Hkola 補充道,“對我們*重要的是非??斓乃俣龋{秒尺度)和高精度(皮秒)時間分辨,因為我們的評判標準是記錄快門的寬度和延時都能靈活的調節,直至亞納秒尺度;同時光譜測量需要達到<0.05nm的高分辨率。該光譜儀非??煽?,而且Andor的軟件也很有幫助,尤其是當記錄譜線隨激光脈沖數量而變化的動態序列時。”
Andor公司產品專家Antoine Varagnat 認為,“對于科學界及公眾,ITER項目力求證明聚變是切實可行的未來清潔能源的雄心壯志是非常激動人心的。不過應用原子聚變的能量遠非簡單的嘗試,我們必須理解聚變過程中多方面的特征和過程。我非常欣喜的看到,iStar的高速、高靈敏、高分辨特征使得國際研究小組展示了LIBS在ITER裝置中非侵入檢測的應用,并且可以用于其他在研的聚變裝置。此項工作對于聚變的方法和過程研究具有重要的意義,并將推動研究實現*終目標:——取之不盡、用之不竭的清潔能源。”

實驗裝置圖

元素光譜示例