ETUDE ET INFLUENCE DES ELECTRONS RAPIDES DIAGNOSTIQUES PAR LE RAYONNEMENT CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE SUR LE TOKAMAK TORE SUPRA PDF Download
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Author: PATRICIA.. GOMEZ
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Languages : fr
Pages : 211
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LE DEVELOPPEMENT DE SOURCES D'ENERGIE BASEES SUR LA FUSION THERMONUCLEAIRE CONTROLEE DANS DES TOKAMAKS NECESSITE D'APPORTER UNE REPONSE AUX QUESTIONS SUIVANTES : I) COMMENT MODIFIER LE PROFIL DE COURANT POUR AMELIORER LES PERFORMANCES DU PLASMA ; II) COMMENT PRODUIRE UN COURANT STATIONNAIRE AFIN D'OBTENIR UN REACTEUR. ON ESSAIE D'Y REPONDRE EN INJECTANT DANS LE PLASMA UNE ONDE, APPELEE ONDE A LA FREQUENCE HYBRIDE BASSE, QUI A LA PROPRIETE DE POUVOIR ETRE ABSORBEE PAR LES ELECTRONS ET DE GENERER UN COURANT. CETTE THESE TRAITE UN ASPECT TRES DELICAT DE CES ONDES, A SAVOIR LEUR LOCALISATION THEORIQUE ET EXPERIMENTALE ET LA DETERMINATION DE LA POPULATION D'ELECTRONS RAPIDES ET DE LEUR INFLUENCE SUR LES MESURES DE LA TEMPERATURE ELECTRONIQUE PAR EMISSION CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE (ECE). CES OBJECTIFS NECESSITENT L'ASSOCIATION DE CODES SOPHISTIQUES SIMULANT LA PROPAGATION ET L'ABSORPTION DES ONDES ET DE DIAGNOSTICS SPECIFIQUES A LA CARACTERISATION DES ELECTRONS RAPIDES. LA SIGNATURE DE CES ELECTRONS RAPIDES EST UNE PRODUCTION DE RAYONS X ET UNE EMISSION CYCLOTRONIQUE. SUR TORE SUPRA, L'ABSORPTION DE L'ONDE DITE HYBRIDE BASSE NECESSITANT PLUSIEURS PASSAGES, SA PROPAGATION EST DECRITE PAR DES TECHNIQUES ASSOCIANT LA THEORIE DU CHAOS. UNE ORIGINALITE DE CE TRAVAIL EST LE DEVELOPPEMENT D'UNE SOLUTION ANALYTIQUE DE L'EQUATION DE FOKKER-PLANCK A DEUX DIMENSIONS, INCLUANT LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE ET TENANT COMPTE DE L'EFFET DU CHAMP ELECTRIQUE RESIDUEL SUR LES ELECTRONS RAPIDES. EN UTILISANT CE MODELE, NOUS AVONS ANALYSE QUELQUES CHOCS LORS D'UNE CAMPAGNE EXPERIMENTALE DE TORE SUPRA. NOUS AVONS DEMONTRE QU'EN SE LIMITANT A CERTAINS PARAMETRES PLASMAS (FORTE DENSITE CENTRALE ET FAIBLE PUISSANCE HF), UNE TECHNIQUE PEUT ETRE UTILISEE AVEC SUCCES POUR DETERMINER LE COEFFICIENT DE DIFFUSION D'ONDE ET LES TEMPS CARACTERISTIQUES DES PROCESSUS DECRIVANT LA DIFFUSION ANGULAIRE DANS L'ESPACE DES VITESSES ET L'INTERACTION DE L'ONDE AVEC LES ELECTRONS RESONNANTS.
Author: PATRICIA.. GOMEZ
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Pages : 211
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LE DEVELOPPEMENT DE SOURCES D'ENERGIE BASEES SUR LA FUSION THERMONUCLEAIRE CONTROLEE DANS DES TOKAMAKS NECESSITE D'APPORTER UNE REPONSE AUX QUESTIONS SUIVANTES : I) COMMENT MODIFIER LE PROFIL DE COURANT POUR AMELIORER LES PERFORMANCES DU PLASMA ; II) COMMENT PRODUIRE UN COURANT STATIONNAIRE AFIN D'OBTENIR UN REACTEUR. ON ESSAIE D'Y REPONDRE EN INJECTANT DANS LE PLASMA UNE ONDE, APPELEE ONDE A LA FREQUENCE HYBRIDE BASSE, QUI A LA PROPRIETE DE POUVOIR ETRE ABSORBEE PAR LES ELECTRONS ET DE GENERER UN COURANT. CETTE THESE TRAITE UN ASPECT TRES DELICAT DE CES ONDES, A SAVOIR LEUR LOCALISATION THEORIQUE ET EXPERIMENTALE ET LA DETERMINATION DE LA POPULATION D'ELECTRONS RAPIDES ET DE LEUR INFLUENCE SUR LES MESURES DE LA TEMPERATURE ELECTRONIQUE PAR EMISSION CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE (ECE). CES OBJECTIFS NECESSITENT L'ASSOCIATION DE CODES SOPHISTIQUES SIMULANT LA PROPAGATION ET L'ABSORPTION DES ONDES ET DE DIAGNOSTICS SPECIFIQUES A LA CARACTERISATION DES ELECTRONS RAPIDES. LA SIGNATURE DE CES ELECTRONS RAPIDES EST UNE PRODUCTION DE RAYONS X ET UNE EMISSION CYCLOTRONIQUE. SUR TORE SUPRA, L'ABSORPTION DE L'ONDE DITE HYBRIDE BASSE NECESSITANT PLUSIEURS PASSAGES, SA PROPAGATION EST DECRITE PAR DES TECHNIQUES ASSOCIANT LA THEORIE DU CHAOS. UNE ORIGINALITE DE CE TRAVAIL EST LE DEVELOPPEMENT D'UNE SOLUTION ANALYTIQUE DE L'EQUATION DE FOKKER-PLANCK A DEUX DIMENSIONS, INCLUANT LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE ET TENANT COMPTE DE L'EFFET DU CHAMP ELECTRIQUE RESIDUEL SUR LES ELECTRONS RAPIDES. EN UTILISANT CE MODELE, NOUS AVONS ANALYSE QUELQUES CHOCS LORS D'UNE CAMPAGNE EXPERIMENTALE DE TORE SUPRA. NOUS AVONS DEMONTRE QU'EN SE LIMITANT A CERTAINS PARAMETRES PLASMAS (FORTE DENSITE CENTRALE ET FAIBLE PUISSANCE HF), UNE TECHNIQUE PEUT ETRE UTILISEE AVEC SUCCES POUR DETERMINER LE COEFFICIENT DE DIFFUSION D'ONDE ET LES TEMPS CARACTERISTIQUES DES PROCESSUS DECRIVANT LA DIFFUSION ANGULAIRE DANS L'ESPACE DES VITESSES ET L'INTERACTION DE L'ONDE AVEC LES ELECTRONS RESONNANTS.
Author: DAVID.. VEZARD
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Languages : fr
Pages : 215
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L'ABSORPTION ET L'EMISSION D'ONDES CYCLOTRONIQUES ELECTRONIQUES PAR LES ELECTRONS RAPIDES DANS UN TOKAMAK EST DEVELOPPEE DANS LE CAS D'UNE PETITE POPULATION D'ELECTRONS FAIBLEMENT RELATIVISTES AFIN DE DETERMINER LA DYNAMIQUE DE CES PARTICULES A PARTIR DE MESURES DE TRANSMISSION D'ONDES. DES EXPRESSIONS SIMPLES SONT OBTENUES POUR LE TENSEUR DIELECTRIQUE EN TENANT COMPTE DE L'ENERGIE PERPENDICULAIRE DES ELECTRONS SUPRATHERMIQUES CONSIDERES. IL EST MONTRE QUE L'ABSORPTION D'ONDES CYCLOTRONIQUES ELECTRONIQUES EST, FAIBLEMENT MODIFIEE PAR LA FORME DE LA FONCTION DE DISTRIBUTION PERPENDICULAIRE AU CHAMP MAGNETIQUE A PARTIR D'UNE CERTAINE ENERGIE ELECTRONIQUE D'UNE PART, ET VRAIMENT AFFECTEE PAR L'ENERGIE PERPENDICULAIRE DES ELECTRONS D'AUTRE PART. CES PROPRIETES SONT IMPORTANTES POUR CONCEVOIR UN NOUVEAU DIAGNOSTIC DE L'ENERGIE PERPENDICULAIRE DES ELECTRONS RAPIDES, EN PLUS DE LA MESURE DE LA DISTRIBUTION DES VITESSES PARALLELES AU CHAMP MAGNETIQUE. LE NOUVEAU DIAGNOSTIC PROPOSE UTILISE LES MODES DE PROPAGATION ORDINAIRE ET EXTRAORDINAIRE. LA PROPAGATION DES ONDES CYCLOTRONIQUES ELECTRONIQUES EST ENSUITE, ETUDIEE A PARTIR DE L'OPTIQUE GEOMETRIQUE PRES DE LA FREQUENCE CYCLOTRONIQUE DANS UN PLASMA CHAUD. L'OPTIQUE GEOMETRIQUE EST LA PLUS CONNUE DE TOUTES LES METHODES ASYMPTOTIQUES. L'EFFET DE CORRECTION DE TEMPERATURE SUR LA PROPAGATION DES RAYONS REPRESENTANT LES ONDES CYCLOTRONIQUES ELECTRONIQUES EST TRAITE. CE TRAVAIL PERMET EN OUTRE D'EXPLIQUER LES PICS OBTENUS LORS DES EXPERIENCES DE TRANSMISSION CYCLOTRON ELECTRONIQUE SUR LE TOKAMAK TORE SUPRA. ENFIN, LA STRUCTURE DES FONCTIONS DE DISTRIBUTION ELECTRONIQUE CREEES DANS UN TOKAMAK EST DISCUTEE DANS LE CAS DES ELECTRONS DECOUPLES PAR UN CHAMP ELECTRIQUE CONSTANT ET PRECISEE DANS LE CAS D'UN SPECTRE D'ONDES A LA FREQUENCE HYBRIDE BASSE. L'IMAGE SIMPLE D'UNE FONCTION DE DISTRIBUTION MAXWELLIENNE PROLONGEE PAR UN SEUL PLATEAU EST MAINTENANT REVOLUE. LES PREMIERES INFORMATIONS SUR UNE FONCTION DE DISTRIBUTION ELECTRONIQUE A PLUSIEURS PALIERS SONT DONNEES
Author: Robert Arslanbekov
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L'OBJECTIF PRINCIPAL DE CETTE THESE ETAIT D'ETUDIER LA DYNAMIQUE DES ELECTRONS RAPIDES SUR LA BASE DES SIMULATIONS NUMERIQUES ET DES MESURES DE RAYONNEMENT X EFFECTUEES A HAUTE ENERGIE A L'AIDE DU DIAGNOSTIC INSTALLE SUR LE TOKAMAK TORE SUPRA. CES ELECTRONS SONT PRODUITS PAR INTERACTION RESONNANTE AVEC L'ONDE HYBRIDE. DEUX ASPECTS IMPORTANTS DE LA PROPAGATION ET DE L'ABSORPTION DE L'ONDE HYBRIDE ONT ETE ABORDES: (I) ETUDE DE L'EFFET DE LA MODULATION PERIODIQUE (RIPPLE) DU CHAMP MAGNETIQUE RESULTANT DU NOMBRE DISCRET DE BOBINES, (II) MODELISATION BIDIMENSIONNELLE DANS L'ESPACE DES VITESSES DE LA DYNAMIQUE DES ELECTRONS RAPIDES. EN PRENANT EN COMPTE LE RIPPLE DANS LE TRACE DE RAYON, UN MEILLEUR ACCORD EST TROUVE AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX, EN PARTICULIER LES SPECTRES X NON-THERMIQUES RESULTANT DU RAYONNEMENT DE FREINAGE EMIS PAR LES ELECTRONS RAPIDES SUR LE PLASMA, ET LE COURANT NON-INDUCTIF TEL QU'IL EST DEDUIT DES MESURES DE POLARIMETRIE. ON A PRESENTE LE MODELE THEORIQUE DE BASE SUR LEQUEL REPOSE LE CALCUL DE LA FONCTION DE DISTRIBUTION DES ELECTRONS, AINSI QUE LA METHODE NUMERIQUE POUR RESOUDRE L'EQUATION DE FOKKER-PLANCK. ON MONTRE QUE LA DESCRIPTION BIDIMENSIONNELLE DE LA DYNAMIQUE DES ELECTRONS RAPIDES EST INDISPENSABLE LORSQUE L'ON CONSIDERE LE DOMAINE D'ENERGIE SITUE AU-DELA DU PLATEAU DE DIFFUSION QUASI-LINEAIRE. UN GRAND NOMBRE DE SIMULATIONS ONT ETE MENEES, ET ON MONTRE QUE L'ON OBTIENT POUR LA PREMIERE FOIS UN TRES BON ACCORD AVEC LE RAYONNEMENT DE FREINAGE TANT POUR LE PROFIL RADIAL QUE POUR LA DEPENDANCE EN ENERGIE, TOUT EN ETANT COMPATIBLE AVEC LE NIVEAU DE COURANT NON-INDUCTIF, ET CECI SANS PARAMETRES D'AJUSTEMENT ADHOC, CE QUI CONSTITUE UN PROGRES SPECTACULAIRE DANS CE DOMAINE
Author: YANNICK.. MICHELOT
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Languages : fr
Pages : 319
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LA TRANSMISSION CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE DE TORE SUPRA EST UN SYSTEME DE TRANSMISSION D'ONDES MILLIMETRIQUES INSTALLE SUR UNE CORDE VERTICALE, FONCTIONNANT DANS LA GAMME DE FREQUENCE 77-109 GHZ. IL EST BASE SUR DES MESURES DE VARIATION DE DENSITE DE PUISSANCE D'UN FAISCEAU D'ONDES TRAVERSANT LE PLASMA. LES VARIATIONS D'AMPLITUDE DE L'ONDE SONT DUES A LA REFRACTION ET A L'ABSORPTION RESONNANTE. DANS LA GAMME 20-200 GHZ, LA REFRACTION EST TOUJOURS PRESENTE. ELLE EST ESSENTIELLEMENT LIEE A LA DENSITE ET AU CHAMP MAGNETIQUE. LA PUISSANCE TRANSMISE EST REDUITE A CAUSE DE L'ELARGISSEMENT ET DE LA DEFLEXION DU FAISCEAU D'ONDES. L'ABSORPTION EST OBSERVEE DES QUE LA FREQUENCE EST TRES PROCHE DES HARMONIQUES DE LA FREQUENCE CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE. ELLE EST DUE AUX ELECTRONS THERMIQUES OU A LA QUEUE D'ELECTRONS SUPRATHERMIQUES. ELLE POSSEDE UNE DEPENDANCE SPECTRALE CARACTERISTIQUE DUE A LA VARIATION RELATIVISTE DE MASSE QUI APPARAIT DANS LA CONDITION DE RESONANCE ONDE-ELECTRON. NOUS AVONS FAIT FONCTIONNER LA TCE EN MODE ORDINAIRE ET EN MODE EXTRAORDINAIRE, AUX TROIS PREMIERS HARMONIQUES DE LA FREQUENCE CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE. LES PRINCIPAUX RESULTATS SONT LA PREMIERE MESURE DE L'EPAISSEUR OPTIQUE DU MODE X AU TROISIEME HARMONIQUE, LA PREMIERE MESURE DE LA TEMPERATURE ELECTRONIQUE BASEE SUR LA LARGEUR DE LA RAIE D'ABSORPTION DU MODE O AU PREMIER HARMONIQUE, LA PREMIERE MESURE DES TEMPS DE RELAXATION DE LA DISTRIBUTION PARALLELE ELECTRONIQUE CREEE DURANT LA GENERATION DE COURANT NON-INDUCTIF. CES RESULTATS FONT DE LA TRANSMISSION SUR UNE CORDE VERTICALE: UN DES DIAGNOSTICS LES MIEUX ADAPTES AUX EXPERIENCES DE GENERATION DE COURANT PAR ONDES HYBRIDES BASSES (SOUTENANT ACTUELLEMENT LE COURANT NON-INDUCTIF DANS LES TOKAMAKS), UN DIAGNOSTIC FIABLE ET SIMPLE POUR CARACTERISER LES ELECTRONS THERMIQUES
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Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
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Pages : 12
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Author: Shaodong Song
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Languages : fr
Pages : 178
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Le transport de la chaleur et des particules est un des sujets de recherche fondamentaux de la physique des plasmas chauds confinés par des champs magnétiques, systèmes physiques qui sont étudiés dans le cadre des recherches sur la fusion thermonucléaire contrôlée. Ces phénomènes de transport sont essentiellement liés à la turbulence électromagnétique et ils sont donc extrêmement difficiles à modéliser par la théorie. Des expériences spécifiques sont alors réalisées sur des machines expérimentales, telles que les tokamaks ou les stellarators, afin d'améliorer la connaissance de ces phénomènes. Cette thèse décrit des études expérimentales de ce type réalisées sur deux tokamaks de grande dimension: Tore Supra (machine basée au CEA/Cadarache) et HL-2A (basée au South-Western Institute of Physics, Chengdu, Chine). La technique utilisée consiste à injecter, de façon modulée dans le temps, des ondes de forte puissance afin de perturber la température électronique du plasma, et des faisceaux supersoniques de particules pour en perturber la densité. La température est mesurée par l'Emission Cyclotronique Electronique et la densité par Réflectométrie micro-onde. Ces expériences on mis en évidence une convection de la chaleur vers l'intérieur du plasma (un phénomène dont l'existence est toujours controversée), et des effets dus aux termes non-diagonaux de la matrice de transport. Ces résultats ont été comparés aux modèles de transport existants.
Author: Martin Kocan
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The thesis describes measurements of the scrape-off layer (SOL) ion temperature Ti - an important but yet rarely measured parameter - with a retarding field analyzer (RFA) probe in the limiter tokamak Tore Supra. The thesis is organized in four chapters. In the first chapter, some well known facts about nuclear fusion, limiter SOL, Langmuir probes, etc. are briefly recalled. Various diagnostics for SOL Ti measurements developed in the past are addressed as well. The second chapter is dedicated to the RFA. The principle of the RFA, technical details and operation of the Tore Supra RFA, and the influence of instrumental effects on RFA measurements are addressed. It is concluded that the influence of instrumental effects on RFA Ti measurements is relatively small. In the third chapter, the systematic measurements of Ti (as well as other parameters) in the Tore Supra SOL are presented. It is shown that Ti / Te >1 (with Te being the electron temperature) in the SOL but also in the confined plasma, and increases with radius. Also important result is that while SOL Ti changes significantly, following the core properties rather closely, SOL Te hardly changes at all. In the final chapter the present status of three ongoing projects aimed at the independent validation of SOL Ti measurements in Tore Supra is presented: the development of the segmented tunnel probe for fast SOL Ti measurements, the measurement of edge ion temperature in Joint European Torus (JET) tokamak, and the comparison of RFA with charge exchange recombination spectroscopy in Tore Supra.
Author: Yann Corre
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Pages : 228
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Author: Benoît Labit
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La compréhension de l'état turbulent d'un plasma de fusion, responsable du faible temps de confinement observé, constitue un enjeu fondamental vers la production d'énergie par cette voie. Pour les machines les plus performantes, les tokamaks, les conductivités thermiques ionique et électronique mesurées sont du même ordre de grandeur. Les sources potentielles de la turbulence sont les forts gradients de température, de densité présents au cœur d'un plasma de tokamak. Si les pertes de chaleur par le canal ionique sont relativement bien comprises, l'origine du fort transport de chaleur électronique est quant à elle largement inconnue. En plus des fluctuations de vitesses électrostatiques, il existe des fluctuations de vitesses magnétiques, auxquelles des particules rapides sont particulièrement sensibles. Expérimentalement, le temps de confinement peut s'exprimer en fonction de paramètres non adimensionnels. Ces lois d'échelle sont encore trop imprécises, néanmoins de fortes dépendances en fonction du rapport de la pression cinétique à la pression magnétique, ß et du rayon de Larmor normalisé, p* sont prédites. La thèse proposée ici cherche à déterminer la pertinence d'un modèle fluide non linéaire, électromagnétique, tri-dimensionnel, basé sur une instabilité particulière pour décrire les pertes de chaleur par le canal électronique et de déterminer les dépendances du transport turbulent associé en fonction de paramètres adimensionnels, dont ß et p*. L'instabilité choisie est une instabilité d'échange générée par le gradient de température électronique (Electron Temperature Gradient (ETG) driven turbulence en anglais). Ce modèle non linéaire est construit à partir des équations de Braginskii. Le code de simulation développé est global au sens qu'un flux de chaleur entrant est imposé, laissant les gradients libres d'évoluer. A partir des simulations non linéaires, nous avons pu mettre en évidence trois caractéristiques principales pour le modèle ETG fluide : le transport de chaleur turbulente est essentiellement électrostatique ; les fluctuations de potentiel et de pression forment des structures radialement allongées ; le niveau de transport observé est beaucoup plus faible que celui mesuré expérimentalement. L'étude de la dépendance du transport de chaleur en fonction du rapport de la pression cinétique à la pression magnétique a montré un faible impact de ce paramètre mettant ainsi en défaut la loi empirique d'Ohkawa. En revanche, il a été montré sans ambiguïté le rôle important du rayon de Larmor électronique normalisé dans le transport de chaleur : le temps de confinement est inversement proportionnel à ce paramètre. Enfin, la faible dépendance du transport de chaleur turbulent en fonction du cisaillement magnétique et de l'inverse du rapport d'aspect a été mise en évidence. Bien que le niveau de transport observé dans les simulations soit plus faible que celui mesuré expérimentalement, nous avons tenté une confrontation directe avec un choc de Tore Supra. Ce tokamak est particulièrement bien désigné pour étudier les pertes de chaleur électronique. En conservant la plupart des paramètres d'un choc bien référencé de Tore Supra, la simulation non linéaire obtenue donne un seuil en gradient de température proche de la valeur expérimentale. Le niveau de transport observé est plus faible d'un facteur cinquante environ que le transport mesuré. Un paramètre important qui n'a pu être conservé est le rayon de Larmor normalisé. La limitation en p* devra être franchie afin de confirmer ces résultats. Enfin une rigoureuse confrontation avec des simulations girocinétiques permettra de disqualifier ou non l'instabilité ETG pour rendre compte des pertes de chaleur observées.
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Category : Research
Languages : en
Pages : 1720
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Sections 1-2. Keyword Index.--Section 3. Personal author index.--Section 4. Corporate author index.-- Section 5. Contract/grant number index, NTIS order/report number index 1-E.--Section 6. NTIS order/report number index F-Z.
