Введение к работе
з
Актуальность темы диссертации.
В настоящее время достигнут значительный прогресс в освоении управляемого термоядерного синтеза. На двух крупных крупных установках (JET - объединенный европейский токамак, и TFTR - США) опробованы режимы зажигания дейтериево-тритиевой (dt) плазмы. Российские учёные участвуют в международном проекте большого термоядерного реактора ITER (ИТЭР). Среди многих проблем, решаемых в условиях dt-плазмы, диагностика образующихся нейтронов занимает одно из главных направлений. Спекроскопия быстрых нейтронов плазмы является наиболее прямым методом для определения основных параметров термоядерной плазмы.
В ядерных лабораториях накоплен большой опыт в области нейтронной спектроскопии, в том числе спектроскопии быстрых нейтронов. Существует также ряд методик для модельных условий (dd-плазма) и несколько предложений для dt-плазмы. Однако, как показывает детальный анализ, требования, предъявляемые к прибору в условиях полномасштабного термоядерного эксперимента, не позволяют непосредственно применить какой-либо известный метод. В этой связи продолжаются исследования по созданию спектрометров быстрых нейтронов, удовлетворяющих специфическим условиям диагностики высокотемпературной dt-плазмы. В работе предложен и опробован метод спектрометрии быстрых нейтронов, основанный на использовании кинематических соотношений пороговых двухчастичных ядерных реакций типа (я, а) или (п,р) на углероде или кислороде в газонаполненных детекторах, содержащих метан или углекислый газ в качестве рабочего газа.
Цель я задачи работы.
Целью работы является создание спектрометра быстрых нейтронов для диагностики высокотемпературной dt-плазмы, удовлетворяющего! жёстким и специфическим параметрам, предъявляемым к подобным приборам в планируемых экспериментах на установках типа ИТЭР. Ставилась также задача возможно более полного и детального обоснования выбранного метода, имея в виду в дальнейшем прохождение международной экспертизы.
Научная новизна работы.
1) Проведен комплексный анализ методов спектрометрии быстры?
нейтронов применительно к жёстким условиям полномасштабногс
термоядерного эксперимента с дейтериево-тритиевой плазмой.
2) Предложен оригинальный вариант спектрометра быстрых нейтронов
основанный на использовании кинематических соотношений пороговые
двухчастичных ядерных реакций типа (п,а) или (п,р) на углероде йот
кислороде в газонаполненных детекторах, содержащих метан илг
углекислый газ в качестве рабочего газа.
3) Сделан детальный расчет конструкции, эффективности г
энергетического разрешения предложенного спектрометра.
-
Проведено испытание макета спектрометра на потоках нейтронов и гамма-квантов, полученных в реакции ускоренных на циклотроне альфа-частиц на бериллии.
-
Получены оценки чувствительности спектрометра к фону нейтронов ІІ гамма-квантов.
Научная и практическая ценность работы.
Представленная к защите работа входит в программу разработка комплекса диагностик дейтериево-тритиевой плазмы с использование!* ядерных методов. На основе проведённых расчетов и исследований макете спектрометра проектируется создание в ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАК пилотного прибора с целью полномасштабной демонстрации егс возможностей и конкурентоспоебности выбранного метода при решени* вопроса о составе диагностической аппаратуры на установках типа ИТЭР.
Положения диссертационной работы, выносимые на защиту.
-
Обоснование и выбор физического метода, положенного в основ} создания спектрометра быстрых нейтронов применительно к диагностик* дейтериево-тритиевой плазмы.
-
Расчёт конструкции, эффективности и энергетического разрешена спектрометра в цилиндрической и плоской геометрии.
-
Создание и испытание макета спектрометра на потоках нейтронов і гамма-квантов, полученных в реакции ускоренных на циклотроне альфа частиц с бериллиевой мишенью.
-
Оценки чувствительности спектрометра к фону нейтронов и гамма квантов.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались на совместной семинаре кафедры космических исследований СПбГТУ и лаборатории ядерной космической физики ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН (1998 г.), на семіінаре циклотронной лаборатории ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН (1997 г.), иа международном семинаре "News and Views in Physics and Astrophysics" (1997 г., Helsinki - St.-Petersburg).
Основной материал диссертации опубликован в 2 работах.
Структура и объём диссертации.
Диссертация состоит из введения, трёх глав, выводов, списка литературы и приложения.
Она содержит 94 стр. текста, 23 рисунка, 3 таблицы. Список литературы включает 14 наименований.
