WHAM에서 AXUV 기반 거시 불안정성 진단 최초 구현

초록

WHAM 실험에 20채널 AXUV 다이오드 어레이를 설치하고, 교정·보정 과정을 거쳐 100 kHz 시간 해상도로 선‑적분 방사선을 측정하였다. 측정된 프로파일의 1차·2차 모멘트를 이용해 플라즈마 중심 변위 Φ(t)와 유효 반경 R(t)를 실시간으로 추출하고, 이들의 공분산 행렬에서 면적을 나타내는 χ(t) 지표를 정의하였다. χ는 엔드플레이트 바이어스를 높일수록 감소하고, 다이아마그네틱 플럭스와 강한 반비례 관계를 보이며, 거시 불안정성의 정량적 실시간 평가가 가능함을 보여준다.

상세 분석

본 논문은 WHAM(위스콘신 고온초전도 축대칭 거울) 장치에 최초로 절대극자외선(AXUV) 다이오드 어레이 기반 분석 프레임워크를 적용한 연구이다. 20채널 AXUV 어레이는 정밀 교정을 통해 각 채널의 시야각과 감도 차이를 보정했으며, 250 nm 알루미늄 필터를 사용해 소프트 X‑ray만을 선택하였다. 교정은 레이저 광원을 이용한 회전·이동 스테이지에서 수행되어, 각 다이오드의 상대 효율 C_i0와 절대 각도 φ_i를 정확히 결정하였다. 이렇게 확보된 선‑적분 방사선 데이터 I_i(t)는 임펙트 파라미터 b_i로 변환되고, 플라즈마 경계 근처는 가우시안 함수를 이용해 부드럽게 연장하였다. 이후 균일한 b 그리드로 보간하여 전체 프로파일 I(b,t)를 구성한다.

통계적 모멘트 분석을 통해 첫 번째 모멘트인 중심 변위 Φ(t)=∑b I(b,t) b /∑b I(b,t)와 두 번째 모멘트인 유효 반경 R(t)=2 √