Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Metody Pomiaru Neutronów dla Tokamaków Marek Scholz.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Metody Pomiaru Neutronów dla Tokamaków Marek Scholz."— Zapis prezentacji:

1 Metody Pomiaru Neutronów dla Tokamaków Marek Scholz

2 Plazma deuterowa (deuterowo-trytowa) w TOKAMAKU, PINCHU, wytwarzana LASEREM jest źródłem neutronów Chcemy scharakteryzować PLAZMĘ poprzez zbadanie jej jako źródła NEUTRONÓW W jakim celu mierzymy neutrony emitowane z plazmy ?

3 Diagnostyka neutronowa pozwala na: określenie ρ, T i ; wnioskowanie o własnościach transportu cząstek (np. dyfuzji i dyfuzji termicznej; testowanie hamowania szybkich cząstek w plazmie; wnioskowanie o obecności efektów związanych z niestabilnościami MHD NATĘŻENIE emisji NEUTRONÓW informuje nas o postępie w osiągnięciu warunków syntezy t-j

4 Jakie parametry emisji neutronów mierzymy ? Całkowite natężenie emisji neutronów; Emisję neutronów w funkcji współrzędnej poloidalnej Widmo energetyczne emitowanych neutronów

5 Zaleta pomiarów: Oszacowanie parametrów plazmy bezpośrednio z pomiarów neutronowych ma prostą interpretację Główne problemy pomiarowe związane z emisją neutronów w przypadku tokamaków: skala czasu emisji 1 – 100 ms; intensywność emisji – s -1 ; obecność neutronów z reakcji p, d, 3 He z 9 Be i 12 C

6 Jak wykorzystujemy wyniki pomiarów emisji neutronów ? KOD TRANSP INPUT n e (r,t),T e (r,t), n i (r,t),T i (r,t), P rad (r,t),I p (t), V p (t), Z eff, grzanie NBI,, f(v fb ) OUTPUT Obliczony udział Y nbb, Y nbt, Y nth,w Y ntcal, Porównanie Y ntcal z Y ntmes

7 Podstawy teoretyczne D+D t(1,011 MeV) + p(3,022 MeV) Q = 4,033 MeV D+D 3 He(0,820 MeV) + n(2,499 MeV) Q = 3,269 MeV D+T 4 He(3,561 MeV) + n(14,029 MeV) Q = 17,589 MeV T+T 4 He + 2n Q = 11,332 MeV t+D 4 He + n Q = 17,589 MeV Reakcje syntezy

8 Reakcja t+D w plazmie deuterowej t( 1MeV) tD max dla 165 keV Neutrony 2.5 MeV sygnalizują pojawienie się t; Obserwacja 14 MeV n dostarcza informacji o: Utrzymaniu plazmy; Czasie hamowania t dyfuzji t R Ct R C - hamowanie, utrzymanie i dyfuzja dla t będzie podobna do zachowania się

9 Przekroje czynne na reakcję syntezy

10 Wiarygodne przekroje czynne nie są dostępne dla E < 15 keV Ekstrapolowane teoretyczne formuły: A (b keV) (keV -1 ) R (keV 1/2 ) D-D · D-T · dla E poniżej E bc

11 Szybkość reakcji syntezy w jednostce objętości

12

13 Całkowanie dla rozkładu Maxwella i dla niskich T

14

15 Widmo energii neutronów Średnia energia n i rozkład energii n z reakcji D-D lub D-T dają informacje o T plazmy- dla wybranych rozkładów Maxwella Gauss Szerokość połówkowa rozkładu (FWHM) - F

16 Dla plazmy nie-maxwellowskiej, ale z izotropowym rozkładem prędkości jonów – widmo energetyczne n będzie zawsze w przybliżeniu gaussowskie Dla plazmy w polu magnetycznym – widmo energetyczne n będzie zależeć od: kątowego rozkładu prędkości jonów; kąta wstrzeliwania wiązki neutrałów kąta obserwacji

17 Pomiar całkowitego natężenia emisji neutronów w czasie Y n (t) Dla czystej plazmy deuterowej mamy n o energiach 2.5MeV, ale i od 0.2 – 2% n 14 MeV z reakcji D-t Dla plazmy deuterowo-trytowej mamy n o energiach 14 MeV Stąd dogodnie jest posiadać prosty detektor mierzący n z tego zakresu energii Czas pomiaru określony jest czasem wyładowania lub najszybszego zjawiska (JET od 5 ms do 30s)

18 Detekcja n – pomiar Y n (t) Liczniki proporcjonalne z BF 3 lub 3 He, Komory rozszczepieniowe z 235 U czułość – rejestrują 1 n na każde 10 6 czułość (dla 1g 235 U) – rejestrują 1 n na każde 10 8 Lokowane blisko komory próżniowej Komory rozszczepieniowe z 238 U ( próg 1MeV) czułość (dla 1g 238 U) – rejestrują 1 n na każde 10 12

19 Y n (t) z komory rozszczepieniowej 235 U

20 Y n (t) z DD i Dt (JET) Zmierzone diodą silikonową ( próg 7MeV)

21 Y n (t) z reakcji DT (JET)

22 Położenie detektorów Idealnie – na osi symetrii komory próżniowej tokamaka poniżej lub powyżej płaszczyzny torusa Konwencjonalnie – w płaszczyźnie torusa im bliżej tym lepiej Dwa przykazania: najwyżej kilka masywnych obiektów między plazmą a detektorem żadnych zmian materiałów i położeń w trakcie czasu życia układu

23 Kalibracja detektorów Źródło o znanej I n/s, punktowe umieszcza się w wielu miejscach komory próżniowej Dla dużych tokamaków stosujemy 252 Cf (ciągłe widmo n do 10 MeV z max ok. 2MeV Obliczenia transportu n pokazujące równoważność rejestracji dla widma Cf i plazmy

24


Pobierz ppt "Metody Pomiaru Neutronów dla Tokamaków Marek Scholz."

Podobne prezentacje


Reklamy Google