초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
목적: KSTAR 플라즈마에서 발생하는 (파장이 수 mm인) 전자 스케일의 난류에 의한 밀도섭동을 측정하고 난류에 의한 플라즈마 비정상 수송 현상을 연구하기 위해 4채널 산란계 개발
내용: NSTX와 DIII-D 토카막 산란계를 기반으로 4채널 KSTAR 산란계를 개발함. 밀리미터파 기술을 이용하여 탐사 빔 소스, 광학계, 4채널 검출계, 신호처리 일렉트로닉스, DAQ 시스템을 개발함.

□ 연구 개발 성과
○ KSTAR 플라즈마에서 발생하는 전자 스케일의 난류를 측정할 수 있는

□ 연구의 목적 및 내용
목적: KSTAR 플라즈마에서 발생하는 (파장이 수 mm인) 전자 스케일의 난류에 의한 밀도섭동을 측정하고 난류에 의한 플라즈마 비정상 수송 현상을 연구하기 위해 4채널 산란계 개발
내용: NSTX와 DIII-D 토카막 산란계를 기반으로 4채널 KSTAR 산란계를 개발함. 밀리미터파 기술을 이용하여 탐사 빔 소스, 광학계, 4채널 검출계, 신호처리 일렉트로닉스, DAQ 시스템을 개발함.

□ 연구 개발 성과
○ KSTAR 플라즈마에서 발생하는 전자 스케일의 난류를 측정할 수 있는 산란계 설계
- NSTX와 DIII-D 토카막 산란계를 기반으로 KSTAR용 4채널 산란계 설계
- 이 설계에서 고려되었던 몇 가지 물리적인 이슈들을 정리하여 SCI 논문 한편을 발표함 [1]
○ 산란계의 핵심 부품 개발
- 300 GHz 탐사 빔 소스 및 149.5 GHz LO 소스
- KSTAR E-포트에 MIR 장치와 함께 설치할 수 있는 소형화된 광학계
- 300 GHz 4채널 검출계
- MIR 장치에 사용되었던 구 일렉트로닉스의 대역폭을 확대하여 재사용하는 산란계용 일렉트로닉스
- 최대 20 MS/s의 샘플링 속도로 데이터를 실시간 저장하는 8채널 DAQ 시스템
- 산란계와 MIR 장치를 설치하기 위한 시스템 하우징
○ 산란계 광학계 설계 및 데이터 분석용 코드 개발
- 산란계 광학계 설계를 위한 ray tracing 코드
- 측정된 밀도섭동의 분산 관계(dispersion relation) 분석 코드
- 개발된 두 코드는 두 편의 SCI 논문 작성에 활용됨 [1, 2].

□ 연구 개발 성과의 활용 계획(기대 효과)
○ NBI-2 설치와 같은 KSTAR 토카막의 정비 일정에 맞춰 E-포트에 MIR 장치와 함께 설치할 예정임.
○ 9월부터 시작될 예정인 2018년 KSTAR 캠페인에 산란계를 운영하여 전자 스케일의 난류를 측정하고 난류의 의한 비정상 수송 현상을 연구할 계획임.
○ 장기적으로 이온 스케일 난류 연구에 활용되고 있는 MIR/ECEI 장치와 함께 KSTAR의 대표적인 난류 연구용 진단장치로 활용할 계획임.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
Purpose: Development of a 4-channel scattering system for (1) measurement of electron density fluctuations induced by electron gyroscale turbulence and (2) study of anomalous plasma transport due to the turbulence in KSTAR plasmas.
Contents: Development of a 4-channel sca

□ Purpose & Contents
Purpose: Development of a 4-channel scattering system for (1) measurement of electron density fluctuations induced by electron gyroscale turbulence and (2) study of anomalous plasma transport due to the turbulence in KSTAR plasmas.
Contents: Development of a 4-channel scattering system based on the systems on NSTX and DIII-D tokamaks: Probe beam source, optical system, 4-channel detection system, signal processing electronics, and DAQ system.

□ Results
○ Design of a scattering system to measure electron gyroscale turbulence in KSTAR plasmas
- Design of a 4-channel KSTAR scattering system based on the systems on NSTX and DIII-D tokamaks
- Publication of a SCI paper addressing physical issues on the design of the scattering system [1]
○ Development of the major components of the scattering system
- 300 GHz probe beam source and 149.5 GHz LO source
- Compact optical system to be installed on the KSTAR E-port together with the MIR system
- 300 GHz and 4-channel detection system
- Signal processing electronics by expanding the output bandwidth of the old electronics for the MIR system
- 8-channel DAQ system with a fast sampling rate of up to 20 MS/s and realtime acquisition mode
- System housing to install the scattering system and MIR system
○ Development of codes for design of the scattering system and data analysis
- Ray tracing code for the design of the scattering system
- Dispersion relation of measured density fluctuations
- These codes were used for two published SCI papers [1, 2]

□ Expected Contribution
○ The developed scattering system will be installed on the KSTAR E-port with the MIR system following the KSTAR maintenance schedule.
○ The scattering system will be operated in the 2018 KSTAR campaign scheduled to be started from this september, and the turbulence and transport study will be carried out by using the scattering system.
○ In the long term, the scattering system will be used as the representative diagnostics together with MIR/ECEI systems for the turbulence research in the KSTAR tokamak.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• Contents ... 6
• 목차 ... 7
• 1. 연구 개발 과제의 개요 ... 8
• 가. 연구 개발 목적 ... 8
• 나. 연구 개발의 필요성 ... 8
• 다. 연구 개발 범위 ... 8
• 2. 국내외 기술 개발 현황 ... 9
• 3. 연구 수행 내용 및 결과 ... 10
• 가. KSTAR 난류 연구용 산란계의 개념 설계 (1차년) ... 10
• 나. 산란계의 핵심 부품 개발 (1-3차년) ... 12
• 다. 코드 개발 (1-2차년) ... 21
• 라. 연구성과 ... 24
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 25
• 가. 목표 달성도 ... 25
• 나. 관련 분야 기여도 ... 26
• 5. 연구 결과의 활용 계획 ... 27
• 6. 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 28
• 7. 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 29
• 8. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구 시설·장비 현황 ... 29
• 9. 연구 개발 과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 29
• 10. 연구 개발 과제의 대표적 연구 실적 ... 30
• 11. 기타 사항 ... 30
• 12. 참고 문헌 ... 31
• 끝페이지 ... 33