《ht7超导托卡马克上伽玛辐射与光中子特性的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ht7超导托卡马克上伽玛辐射与光中子特性的研究（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国科学院合肥物质科学研究院 硕士学位论文 HT-7超导托卡马克上伽玛辐射与光中子特性的研究 姓名：傅彦彰 申请学位级别：硕士 专业：等离子体物理 指导教师：朱玉宝 20070524 摘要 本文通过系统地分析H T 7 托卡马克装置上中子伽玛辐射特性以及对聚变中 子进行数值模拟计算来研究托卡马克上的光中子行为。 伽玛辐射测量是利用一套高分辨的伽玛测量系统来实现的，该系统的计数率 可以达到1M H z 每秒，主要测量H T - 7 装置产生的伽玛射线，同时还对装置的材 料被活化情况进行了测量分析，结果表明H T 7 装置上的活化行为的主导者是中 子。 为了评估H T - 7 装置上的聚变中子产额
2、，结合中子实验的数据，根据聚变中 子研究理论编写了中子计算程序，该程序估算了聚变中子产额以及在某一空间测 量点的中子通量，分析结果表明聚变中子的产额相对比较少，光中子占主导。 对于中小型托卡马克，等离子体密度和温度都不是很高，聚变中子产额相对 来说比较少，产生的中子主要是光中子。为了研究中子的行为，我们建立了中子 测量系统，它是由三个B F 3 正比计数管、一个3 H e 正比计数管组成。我们利用这 个系统进行中子通量的测量，得到装置真空室外面不同位置不同放电参数的中子 通量，同时还结合伽玛辐射测量研究来分析光中子的产生机制与H T 7 装置上的 光中子特征。结果表明H T 7 上的光中子行为
3、是丰富多样的。 关键字：托卡马克；伽玛辐射；光中子行为；活化 A b s t r a c t A B S T R A C T Y a n z h a n gF u ( M a j o r ：P l a s m aP h y s i c s ) D i r e c t e db yD r Y u b a oZ h u I nt h i sd i s s e r t a t i o n ，w em e a s u r e da n da n a l y z e dt h en e u t r o na n dg a m m ar a d i a t i o n b e h a v i o r so
4、 nH T - 7S u p e r c o n d u c t i n gT o k a m a k F o rt h i sm o t i v a t i o n w en u m e r i c a l l y c a l c u l a t e df u s i o nn e u t r o np r o d u c e db yH T - 7T o k a m a k a n dt h e nc o m b i n i n gw i t h g a m m aa n dn e u r o nd i a g n o s t i c st Os t u d yp h o t o n e
5、u t r o nb e h a v i o r so nT o k a m a k D e t e c t i n gg a m m a r a yc a ng i v es o m ei m p o r t a n tm e s s a g et Os t u d yP h o t o n e u t r o n b e h a v i o r s ，S Ow eb u i l tah i g hr e s o l u t i o ng a m m a r a yd e t e c t i n gs y s t e m ，t h er a t eo fc o u n t c a nr e
6、a c h1M H z p e rs e c o n d W eu s e di t t Om e a s u r et h eg a m m a r a yp r o d u c e db yH T 7 d e v i c e ，m e a n w h i l ew ea l s ou s e di tt oa n a l y z et h ea c t i v a t i o ns t a t u so fH T 7 ，r e s u l t s i n d i c a t e dt h a tn e u r o na c t e da sav e r yi m p o r t a n t
7、r o l ei na c t i v a t i o n F o rt h es a k eo fe v a l u a t i n gy i e l do ff u s i o nn e u t r o no nH T 7 ，w ec o m p i l e da n e u t r o nc a l c u l a t i o np r o g r a m m ew i t hf u s i o nn e u t r o ne x p e r i m e n t a ld a t aa n dt h e o r yt o o ， t h i sp r o g r a m m ec a n
8、g i v et o t a ln e u t r o ny i e l da n dn e u t r o nf l u x F r o mt h en e u t r o n c a l c u l a t i o np r o g r a m m er e s u l t sw ek n e wt h a tt h en e u t r o np r o d u c e db yH T 7m a i n l y w a sp h o t o n e u t r o na n df u s i o nn e u t r o no c c u p i e dal i t t l e 。 I
9、ns m a l lo rm i d d l et y p e sT o k a m a k ，y i e l do ff u s i o nn e u t r o nr e l a t i v e l ya c c o u n mf o r al i t t l eo ft o t a ln e u t r o ni n d u c e db yt h i se x p e r i m e n t a ld e v i c e ，b e c a u s et h ep l a s m a t e m p e r a t u r ea n dd e n s i t y i sn o tv e
10、r yh i g h S oi t i s v e r yi m p o r t a n tt Os t u d yt h e p h o t o - n e u t r o ni nH T - 7 ，b e c a u s eH T 7i sam i d d l et y p e ST o k a m a k 。I no r d e rt Os t u d y b e h a v i o r so fn e u t r o n ，w ea s s e m b l e dan e u t r o nd e t e c t i n gs y s t e m ，i tc o n t a i n s
11、t h r e eB F 3 p r o p o r t i o nc o u n t e r sa n da3 H ep r o p o r t i o nc o u n t e r W eu s e dt h i ss y s t e mt om e a s u r e n e u t r o nf l u xi nd i f f e r e n to p e r a t i o nd i s c h a r g e sa n dd i f f e r e n ts p a c ep o i n t so u t s i d et h e v a c u u mv e s s e lo f
12、H T - 7 m e a n w h i l ew ea l s oa n a l y z e dt h ep r o d u c t i o n - m e c h a n i s ma n d c h a r a c t e r sf o rp h o t o n e u t r o nu n i tg a m m ad i a g n o s t i c s T h es t u d yr e s u l t ss h o w e dt h a n t h eb e h a v i o r so ft h ep h o t o n e u t r o nw a sm u l t i p
13、 l i c i t y K E Y W O R D S ：T o k a m a k ；G a m m ar a d i a t i o n ；A c t i v a t i o n ；P h o t o n e u t r o nb e h a v i o r s 中国科学院硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文H T - 7 超导托卡马 克上伽玛辐射与光中子特性的研究，是本人在导师指导下，在中国 科学院合肥物质科学研究院攻读硕士学位期间独立进行研究工作所 取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人己发表 或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献
14、的个人和集 体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承 担。 作者签字：德彦彰 E t 期：乙口夕7 f 尹 第一牵引言 第一章引言 1 1 关于核聚变研究的介绍 受控热核聚变是人类解决能源需要的一个可行途径。从四十年代第一颗氢 弹实验成功以后不久，人们就着手研究将这种核聚变反应加以控制，以达到和 平利用聚变反应能的目标。要实现聚变反应，就必须将核燃料加热达到高温等 离子体状态，并把它有效地约束起来。在高温等离子体中主要会发生以下几个 反应： D + D 争3 H e ( O 8 2 M e V ) + n ( 2 4 5 M e V ) 或v ( 1 O I M e V )
15、 + p ( 3 0 2 M e 矿) D + 丁专4 H e ( 3 5 6 M e V ) + n 0 4 0 3 M e V ) D + 讯一4 H e ( 3 7 1 M e V ) + p ( 1 4 6 4 M e V ) ( 1 1 ) 丁+ 丁专4 胁+ 2 n ( 11 3 M e V ) r + 3 只- e 一4 H e + p + n ( 1 2 1 M e V ) 或4 t - e ( 4 8 M e V ) + D ( 9 5 M e v 3 其中D D 、D T 反应是现代聚变研究的热门，对于以后的反应堆又以D - T 反应 最为合适，因为它具有反应截面大、实现条
16、件最容易、可以利用反应产物进行 自加热等优点。 现在裂变反应的应用已经相当的成熟了，全世界的裂变反应堆在1 9 9 9 年有 4 3 6 座，那么人们为什么还要研究聚变反应呢。这是因为聚变反应有不可比拟 的优势。首先燃料的资源在地球上相当的丰富，例如氘，它在天然的氢中占 1 6 7 0 0 ，可以计算出，每立方米水中含量为3 3 克。地球上的海水所含的氘，如 果用于氘氘反应堆，可供人类使用上亿年。因此，氘氘反应能是一种取之不尽， 用之不竭的能源。相对于裂变反应，已探明铀的储量为4 3 6 万吨，可供7 2 年使 用，如果能利用海水中的铀最多也只能使用l 万年。其次，聚变反应是一种清 洁的能源，因为它反应后没有产生半衰期很长的产物，而裂变反应则不同，反 应产生了很多放射性产物，这些产物的半衰期有的可能达到几亿年。现在对于 裂变反应产物通常的做法是掩埋或深埋到海底下，随着时间的推移，当包裹这 些产物的包层被腐蚀后，就会发生放射性泄漏，污染环境。再
