《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、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，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
2、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 tA B S T R A C TY a n z h a n gF u ( M a j o r ：P l a s m aP h y
3、 s i c s )D i r e c t e db yD r Y u b a oZ h uI 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 nb e h a v i o r so 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 yc a l
4、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 hg 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 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
5、 s a g et Os t u d yP h o t o n e u t r o nb 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 tc a nr e a c h1M H zp e rs e c o n d W eu s e di tt 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 7d e v i c e ，m e a
6、 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 si 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 tr 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
7、m p i l e dan 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 ng 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 nc a l c u l a t i o np r o g r a m
8、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 yw 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 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 ral i t
9、 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 at e m p e r a t u r ea n dd e n s i t yi sn o tv e r yh i g h S oi t i sv e r yi m p o r t a n tt Os t u d yt h ep 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
10、 et y p e ST o k a m a k 。I no r d e rt Os t u d yb 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 st h r e eB F 3p 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
11、r en 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 ev a c u u mv e s s e lo fH 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 dc h a r a c t e r sf o rp h o t o n e
12、 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 nt 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 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
13、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
14、，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 ) + 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
15、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。
16、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。再次，裂变反应堆有一定的危险性，如果操作不当很可能发生核泄漏，这些放射性很强的燃料进入到大气中会把方圆好几公里的地方变成无人区。1 9 8 6 年4 月2 6 日，切尔诺贝利核电站4 号反应堆发生了核电站诞生以来最大的灾难性事故，直接造成3 0 人H T 一7 超导托卡马兜上伽玛辐射与光中子特性的研究急性死亡，周边的区域都被放射性污染。而对于聚变反应则不同，就算发生泄漏也
