- Определены требования к расчетам радиационной обстановки в ИТЭР на основе численного моделирования термоядерной плазмы как нейтронного источника. Для концептуального варианта размещения в ИТЭР оптических диагностик плазмы рассчитаны радиационные потоки и тепловыделение в оптических элементах. На основе расчетов выявлены критические элементы.
- На ядерных установках исследованы и определены факторы, влияющие на радиационную стойкость оптического стекла в условиях, моделирующих радиационные нагрузки от Д-Т плазмы. На основе анализа воздействия радиации из плазмы ИТЭР на пропускающие оптические элементы и результатов радиационных тестов кварцевое стекло КУ-1 признано лучшим материалом в мире для этих элементов.
- Показано, что воздействие плазмы на диагностические зеркала в токамаке приводит к деградации их оптических характеристик в результате эрозии поверхности или осаждения пленок в зависимости от режимов плазмы и расположения зеркал. Выявлена связь свойств осажденных из плазмы пленок, скорости их роста с параметрами пристеночной плазмы.
- Предложена и реализована методика испытаний металлических зеркал в плазменной магнетронной установке, которая позволяет эффективно исследовать процессы взаимодействия плазма-стенка в условиях подобных ИТЭР.
- Впервые созданы и испытаны методы защиты оптических элементов диагностик от воздействия радиационных излучений и потоков частиц из плазмы, включая методы восстановления характеристик оптических элементов в процессе их эксплуатации в ИТЭР.
- Выявлены причины эрозии металлических зеркал под действием термоядерной плазмы, что позволило сформулировать требования к материалам зеркал для увеличения времени их жизни в условиях ИТЭР. В результате проделанной работы предложено использовать материалы с однородной на нанометровом уровне структурой, что приведет к стабилизации оптических характеристик зеркал в процессе распыления атомами перезарядки из пристеночной плазмы.
- Разработаны и созданы прототипы радиационно-стойких элементов оптических диагностик плазмы в ИТЭР на основе материалов с требуемыми свойствами.
2.K.Yu. Vukolov. Radiation effects in window materials for ITER diagnostics // Fusion Engineering and Design. 84 (2009) 1961-1963
3.A.J.H. Donn´e, A.E. Costley, R. Barnsley, H. Bindslev, R. Boivin, G. Conway, R. Fisher, R. Giannella, H. Hartfuss, M.G. von Hellermann, E. Hodgson, L.C. Ingesson, K. Itami, D. Johnson, Y. Kawano, T. Kondoh, A. Krasilnikov, Y. Kusama, A. Litnovsky, P. Lotte, P. Nielsen, T. Nishitani, F. Orsitto, B.J. Peterson, G. Razdobarin, J. Sanchez, M. Sasao, T. Sugie, G. Vayakis, V. Voitsenya, K. Vukolov, C. Walker, K. Young. The Progress in ITER Physics Basis, Chapter 7: Diagnostics. Nucl. Fusion 47 (2007) S337–S384
4.K.Yu. Vukolov, M.I. Guseva, S.A. Evstigneev, A.A. Medvedev, S.N. Zvonkov. Exposure of stainless steel mirrors in T-10 tokamak. Plasma Devices and Operations. V. 12, Number 3. September 2004, p.p. 193–202
5.Д.В. Орлинский, В.С. Войценя, К.Ю. Вуколов. Имитационные исследования поведения зеркал диагностических систем экспериментального термоядерного реактора. ВАНТ, сер. Термоядерный синтез, 2005, вып.3. стр.3-50
6.K. Vukolov, A. Medvedev, I. Orlovskiy. Issues and options for mirrors of CXRS and H-alpha ITER diagnostics. CP 988, Burning Plasma Diagnostics. An International Conference, Varenna, Italy. 24 – 28 September, 2007. Edited by F.P. Orsitto et. al. Melville, New York, 2008. AIP Conference Proceedings, Volume 968, p.370–374
7.Д.В. Орлинский, К.Ю.Вуколов, Б.А. Левин, В.Т. Грицина. Радиационная стойкость кварцевых стекол// ВАНТ, Серия термоядерный синтез, 2002, выпуск 3-4, стр. 82-91.
8.K.Yu. Vukolov, B.A. Levin. Results of irradiation tests of KU-1 and KS-4V silica glasses as ITER candidate window materials // Fusion Engineering and Design. 66-68 (2003) 861-864.
9.К.Ю. Вуколов, Б.А. Левин, В.С. Скобкин, И.И. Черемисин, С.А. Попов, Т.А. Ермоленко, И.К. Евлампиев, П.К. Туроверов. Наведенное оптическое поглощение у кварцевых стекол КС-4В и КУ-1 в результате -облучения// ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, 2001, вып.1, с.66-72
10.П.Б. Басков, В.В. Сахаров, К.Ю. Вуколов, О.В. Акимова, В.Ш. Берикашвили. Получение фторалюминатных стекол и исследование их радиационно-оптического поведения при гамма-облучении. // Сб. XI Международной научно-технической конференции "Высокие технологии в промышленности России. Материалы и устройства функциональной электроники и нанофотоники". М.: 2005, С.305-311
11.D.V. Orlinski and K.Yu. Vukolov. Quartz KU-1 optical density measurements after irradiation in the nuclear reactor IR-8 // J. Plasma Devices and Operations v.7, 1999, p. 195-204
12.К.Ю. Вуколов, Б.А. Левин, Н.Ю. Вуколов. Влияние облучения и термического отжига на оптическое пропускание кварцевого стекла// ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, 2000, выпуск 1, стр.72-80
13.К.Ю.Вуколов, Н.Ю. Вуколов, Е.В. Егоров, Б.А. Левин, А.Ф. Яшин. Наведенное оптическое поглощение в кварцевых стеклах КУ-1 и КС-4В в результате после реакторного облучения// ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, 2002, выпуск 1-2, стр. 86-92
14.A. Gorshkov, D. Orlinski, V. Sannikov, K. Vukolov, S. Goncharov, Yu. Sadovnikov, A. Kirillov. // Measurement of the radiation resistant fused quartz radioluminescence spectral intensity under irradiation in the pulse nuclear reactor. - J. of Nucl. Mater., 273, 1999, p. 271 – 276
15.V. Voitsenya, A. Costley, V. Bandourko, A. Bardamid, V. Bondarenko, Y. Hirooka, S. Kasai, V. Konovalov, M. Nagatsu, K. Nakamura, D. Orlinskij, F. Orsitto, L. Poperenko, S. Solodovchenko, A. Stan´, T. Sugie, M. Taniguchi, M. Vinnichenko, K. Vukolov, S. Zvonkov. "Diagnostic first mirrors for burning plasma experiments". – Review of Scientific Instruments, Vol. 72, No.1, January 2001, p. 475 –482
16.Д.В. Орлинский, К.Ю. Вуколов, В.С. Войценя. Имитационные исследования поведения зеркал диагностических систем экспериментального термоядерного реактора. ВАНТ, сер. Термоядерный синтез, 2005, вып.3. стр.3-50
17.A. Litnovsky, P. Wienhold, V. Philipps, G. Sergienko, O. Schmitz, A. Kirschner, A. Kreter, S. Droste, U. Samm, Ph. Mertens, A.H. Donne, D. Rudakov, S. Allen, R. Boivin, A. McLean, P.Stangeby, W. West, C. Wong, M. Lipa, B. Schunke, G. De Temmerman, R. Pitts, A. Costley, V. Voitsenya, K. Vukolov, P. Oelhafen, M. Rubel, A. Romanyuk. Diagnostic mirrors for ITER: a material choice and an impact of erosion and deposition on their performance. Journal of Nuclear Materials 363–365 (2007) 1395–1402
18.A. Litnovsky, V. Voitsenya, T. Sugie, G. De Temmerman, A.E. Costley, A.J.H. Donn´e, K.Yu. Vukolov, I. Orlovskiy, J.N. Brooks, J.P. Allain, V. Kotov, A. Semerok, P.-Y. Thro, T. Akiyama, N. Yoshida1, T. Tokunaga and K. Kawahata // Progress in research and development of mirrors for ITER diagnostics. Nucl. Fusion 49 (2009) 075014 (8pp)
19.M. Lipa, B. Schunke, Ch. Gil, J. Bucalossi, V. S. Voitsenya, V. Konovalov, K. Vukolov, M. Balden, G. de Temmerman, P. Oelhafen, A. Lilnovsky, P. Wienhold. Analyses of metallic first mirror samples after long term plasma exposure in TORE SUPRA. Fus. Eng. and Design 81 (2006) 221
20.K.Vukolov, A.Bardamid, A.Gorshkov, V.Konovalov, A.Rogov, V.Sannikov, S.Solodovchenko, V.Voitsenya, S.Zvonkov. Experimental study of first mirror degradation under influence of ITER relevant conditions. Advanced Diagnostics for Magnetic and Inertial Fusion. Edited by Stott et al. Kluwer Academic/Plenum Publisher, New York, 2002. p. 299–302
21.К.Ю. Вуколов, В.М. Гуреев, М.И. Гусева, Л.С. Данелян, С.Н.Звонков, С.А.Евстигнеев, В.В. Затекин, В.С. Кулукаускас. Исследование углеводородных пленок на внутрикамерных зеркалах в токамаке Т-10. В тезисах докладов XXXV международной конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, Москва, 31 мая – 2 июня 2005 г.
22.К.Ю.Вуколов, Д.В.Марковский, И.И.Орловский, Р.А. Форрест. Анализ трансмутации материалов диагностических зеркал в ИТЭР// ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, 2011, вып.1, с.25-28
23.A. Litnovsky, G. De Temmerman, K. Vukolov, P. Wienhold, V. Philipps, O. Schmitz, U. Samm, G. Sergienko, P. Oelhafen, M. Büttner, I. Orlovskiy, A. Yastrebkov, U. Breuer, A. Scholl. Investigations of single crystal and polycrystalline metal mirrors under erosion conditions in TEXTOR. Fusion Engineering and Design 82 (2007) 123-132
24.А.В. Рогов, К.Ю. Вуколов. Магнетронное напыление молибденовых зеркал и зеркальной микронной фольги со столбчатой упорядоченной нанокристаллитной структурой. Журнал технической физики, 2006, том 76, вып.4, 109 – 113
25.A.F. Bardamid, K.Yu. Vukolov, V.G. Konovalov, D.I.Naidenkova, A.V. Rogov, I.V. Ryzhkov, A.N. Shapoval, A.F. Shtan’, S.I. Solodovchenko, V.S. Voitsenya, K.I. Yakimov. Testing of Molybdenum film mirrors under bombardment by deuterium plasma ions. Plasma Devices and Operations. Vol. 14, No. 2 (June 2006), p.p. 159 – 171
26.А.В. Рогов, К.Ю. Вуколов, А.В. Горшков, В.М. Гуреев. Исследования методом магнетронного распыления деградации монокристаллических и напыленных молибденовых зеркал в условиях, подобных ИТЭР. ВАНТ, вып. 2, 2005, стр. 39–54.
27.А.В. Рогов, К.Ю. Вуколов. Моделирование условий распыления в ИТЭР с использованием магнетронной установки. Методика и режимы распыления. ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, вып. 1, 2005, стр. 9-25
28.К.Ю. Вуколов, Л.С. Данелян, С.Н. Звонков, А.А. Медведев, Т.Р. Мухаммедзянов, В.В. Пиксайкин, В.В. Затекин, В.С. Куликаускас. Влияние нагрева на скорость роста а-С:Н пленок и характеристики металлических зеркал в условиях подобных ИТЭР. ВАНТ, Сер. Термоядерный синтез, 2006, вып. 4, с. 21-34
29.К.Ю. Вуколов, В.М. Гуреев, М.И. Гусева, Л.С. Данелян, С.Н. Звонков, С.А. Евстигнеев, В.В. Затекин, В.С. Кулукаускас. Изучение пленок, осажденных на зеркалах в токамаке Т-10. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2006, №4, с. 5-8
30.E. Mukhin, K. Vukolov, V. Semenov, S. Tolstyakov, M. Kochergin, G. Kurskiev, K. Podushnikova, A. Razdobarin, A. Gorodetsky, R. Zalavutdinov, V. Bukhovets, A. Zakharov, S. Bulovich. Progress in the development of deposition prevention and cleaning techniques of in-vessel optics in ITER. Nucl. Fusion. 49 (2009) 085032 (9pp)
31.К.Ю. Вуколов, А.В. Горшков, С.Н. Звонков. Очистка металлических зеркал от загрязнений излучением эксимерного лазера – ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, 2001, вып.1, с.61 - 66
32.А.А. Медведев, Е.В. Александров, Д.К. Вуколов, К.Ю. Вуколов, А.В. Горшков. Эндоскоп для измерений в видимой области спектра на токамаке Т-10. Конструкция и результаты первых экспериментов. ВАНТ, Сер. Термоядерный синтез, том.4, 2007, стр. 50-56
33.А.В. Горшков, Д.К. Вуколов, К.Ю. Вуколов, А.А. Медведев, С.Н. Звонков. Влияние воздействия плазмы на молибденовое зеркало эндоскопа в токамаке Т-10. В тезисах докладов XXVI Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС. 9 – 13 февраля 2009 г., г. Звенигород, Московской области. М-73, http://www.fpl.gpi.ru/Zvenigorod/XXXVI/Zven_XXXVI.html
34.I.I. Orlovskiy, K.Yu. Vukolov. Thermal and neutron tests of multilayered dielectric mirrors. Fusion Engineering and Design 74 (2005) 865– 869
35.I. Orlovskiy, K. Vukolov, E. Andreenko, T. Mukhammedzyanov, A. Taranchenko. Thermal tests of broadband dielectric mirrors. Fusion Engineering and Design, Volume 86, Issues 6-8, October 2011, 1290-1293