HL-1M托卡馬克中的中子通量和輻射劑量測(cè)量.ppt

1、HL-1M托卡馬克中的中子通量和輻射劑量測(cè)量,楊進(jìn)蔚 宋先瑛 李 旭 張 煒 (核工業(yè)西南物理研究院,成都 610041),摘 要: 用五臺(tái)帶有慢化劑(聚乙烯)的BF3正比計(jì)數(shù)管中子探測(cè)器測(cè)中子通量和劑量當(dāng)量,其中四臺(tái)置于HL-1M裝置的四周,分別測(cè)量了在氘等離子體條件下,因歐姆加熱和波加熱產(chǎn)生的熱核聚變中子產(chǎn)額,中子通量和劑量,以及氫等離子體條件下因高能X射線引起的光致核反應(yīng)而產(chǎn)生的光致中子。另一臺(tái)流動(dòng)于其它6個(gè)觀察點(diǎn),主要監(jiān)測(cè)中子劑量當(dāng)量。在D-D聚變條件下,實(shí)測(cè)中子產(chǎn)額與計(jì)算值作比較,兩者在數(shù)量級(jí)上大體一致。 基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(1075012);核工業(yè)西南物理研究院人才再培養(yǎng)基

2、金。,11.引言 2.實(shí)驗(yàn)安排及測(cè)量?jī)x器,+2. Li7+ 79Mev (a) Li*7+2.31Mev (b) Li*7Li7+480Kev,BF3工作電壓為+2000V,輸出脈沖高度為十幾毫伏,經(jīng)前置放大器(10倍)、主放大器(30倍)、甄別器、成型電路等模塊組成的電子學(xué)線路輸出幅度為20mA、0.15ms脈寬的電流脈沖。探測(cè)器對(duì)中子的能量響應(yīng)范圍為:0.2eV5MeV;探測(cè)器靈敏度:17.00.3cps/ncm-2s;量程范圍:210-220n/cm2s。其核過(guò)程為 :,10B+n,在氘等離子中,在歐姆和波加熱條件下熱核聚變中子產(chǎn)額為1: 其中: dVp=r ( R0-r cos )d

3、d dr 的估算可由Gamow方程表示為離子溫度的函數(shù)。,S2=(R0+d)2+R02-2(R0+d)R0cos,圖3.7515次放電 D-D聚變中子的測(cè)量值() 和根據(jù)密度、溫度測(cè)量得到的概算值()。,4. 圖4.光致中子的通量測(cè)量,是第一道的測(cè)量結(jié)果, 是第二道的測(cè)量結(jié)果,其它等離子體參數(shù)符號(hào) 號(hào) 同于圖2。,中子輻射允許劑量,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn):允許劑量當(dāng)量(MPD)最大值 50msv/年 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):100msv/5年累計(jì) 本院標(biāo)準(zhǔn):5msv/年,中子劑量測(cè)量, D+等離子體,D-D聚變中子劑量測(cè)量(a),H+等離子體,光致中子劑量測(cè)量(b). 距等離子體芯部3 m; 距等離子體芯部4 m遠(yuǎn),結(jié)論

4、與討論,我們用五臺(tái)品質(zhì)及參數(shù)完全相同的BF3正比計(jì)數(shù)管測(cè)量了D-D聚變中子和光致中子的通量和劑量當(dāng)量,用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算了7515次放電的D-D聚變中子產(chǎn)額,峰值為1.5108/s,比計(jì)算值高出2倍。可能的原因在于,BF3探測(cè)器測(cè)到的中子通量之中,其中部份不是來(lái)自因D-D聚變產(chǎn)生的中子環(huán),部分散射中子進(jìn)入了探測(cè)器;其次是不能完全排除硬X射線和射線的影響。但考慮到所使用的BF3正比計(jì)數(shù)管的脈沖,寬度較寬,計(jì)數(shù)率低的特點(diǎn),漏計(jì)的可能性是存在的,經(jīng)抵銷后,有理由懷疑等離子體參數(shù),特別等離子體的電子密度和離子溫度測(cè)量值偏低。劑量當(dāng)量測(cè)量表明:即使按每次放電最大的累積劑量當(dāng)量評(píng)估,年中子積累劑量不起過(guò)0.15 msv,低于本院的標(biāo)準(zhǔn)5 msv/年 水平,中子輻射劑量當(dāng)量在安全范圍之內(nèi)。本文建議 HL-2A托卡馬克高功率放電時(shí),若中子產(chǎn)額達(dá)到1011中子/s時(shí),應(yīng)考慮加蓋特別的中子屏蔽層。BF3正比計(jì)數(shù)管中子探測(cè)器雖然生產(chǎn)廠家承諾對(duì)硬X射線和射線不敏感,但在技術(shù)層面上