Применение методов ядерной физики для диагностики плазмы на основе газодинамической ловушки

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Описан диагностический комплекс, созданный на основе газодинамической ловушки (ГДЛ), для регистрации продуктов синтеза ядер дейтерия, а также рентгеновских и гамма-квантов, возникающих в результате взаимодействия перегретых электронов с элементами конструкции и в результате захвата нейтронов ядрами окружающих материалов. В его состав входят следующие три подсистемы. Первая подсистема создана для регистрации продольного профиля интенсивности dd-реакции. Она построена на основе диодов, которые чувствительны к протонам с энергией 3.02 МэВ, и предусилителей, способных работать с диодами большой площади, смонтированными в специально разработанные детекторные модули. Детекторы расположены внутри вакуумной камеры ГДЛ, они работают в режиме счета отдельных частиц, что позволяет вести абсолютные измерения потока продуктов реакции с временным разрешением около 100 мкс. Такие детекторы были разработаны с учетом опыта эксплуатации на ГДЛ детектора протонов с энергией 3.02 МэВ на основе экспериментального диода. Вторая подсистема – ранее разработанные детекторы на основе пластикового сцинтиллятора СПМ-5 и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). Они работают в токовом режиме и предназначены для измерения интенсивности генерации нейтронов с временным разрешением до 25 мкс. В экспериментах с дополнительным нагревом эти детекторы стали использоваться (совместно с протонными детекторами) для определения вклада гамма-квантов и жесткого рентгеновского излучения. Третья подсистема – недавно разработанный спектрометр нейтронов и гамма-квантов на основе стильбенового сцинтиллятора и ФЭУ, он впервые применен в эксперименте с дейтериевой плазмой на ГДЛ. Детектор позволяет разделять частицы различных сортов, в том числе в режимах работы установки, в которых происходит генерация перегретых электронов.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Е. Пинженин

Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: e.i.pinzhenin@inp.nsk.su
Ресей, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 11

B. Максимов

Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Email: v.v.maximov@inp.nsk.su
Ресей, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 11

Әдебиет тізімі

  1. Иванов А.А., Приходько В.В. // Успехи физических наук. 2017. Т. 187. № 5. С. 547. https://doi.org/10.3367/UFNr.2016.09.037967
  2. Beklemishev A., Anikeev A., Astrelin V., Bagryansky P., Burdakov A., Davydenko V., Gavrilenko D., Ivanov A., Ivanov I., Ivantsivsky M., Kandaurov I., Polosatkin S. // Fusion Science and Technology. 2013. V. 63. P. 46. https://doi.org/10.13182/fst13-a16872
  3. Bagryansky P.A., Chen Z., Kotelnikov I.A., Yakovlev D.V., Prikhodko V.V., Zeng Q., Bai Y., Yu J., Ivanov A.A., Wu Y. // Nucl. Fusion. 2020. V. 60. № 3. P. 036005. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab668d
  4. Максимов В.В., Корнилов В.Н. // ПТЭ. 2001. № 2. С. 56. https://doi.org/10.1023/A:1017571221230
  5. Maximov V.V., Anikeev A.V., Bagryansky P.A., Ivanov A.A., Lizunov A.A., Murakhtin S.V., Noack K., Prikhodko V.V. // Nuclear Fusion. 2004. V. 44. № 4. Р. 542. https://doi.org/10.1088/0029-5515/44/4/008
  6. Pinzhenin E.I., Maximov V.V. // AIP Conference Proceedings. 2016. V. 1771. P. 050013. https://doi.org/10.1063/1.4964207
  7. Bagryansky P., Maximov V., Pinzhenin E., Prikhodko V. // Fusion Science and Technology. 2011. V. 59. P. 256. https://doi.org/10.13182/FST11-A11627
  8. Pinzhenin E., Khilchenko A., Zubarev P., Kvashnin A., Kashchuk Yu., Kovalev A., Obudovsky S. // Plasma and Fusion Research. 2019. V. 14. P. 2402025. https://doi.org/10.1585/pfr.14.2402025
  9. https://sniipplus.ru/
  10. Пурыга Е.А., Хильченко А.Д., Квашнин А.Н., Моисеев Д.В., Иваненко С.В. // ПТЭ. 2022. № 1. С. 44. https://doi.org/10.31857/S0032816222010207
  11. Пурыга Е.А., Хильченко А.Д., Квашнин А.Н., Зубарев П.В., Иванова А.А., Иваненко С.В. // ПТЭ. 2012. № 3. С. 75. https://doi.org/10.1134/S0020441212020170
  12. https://root.cern/
  13. Юров Д.В., Приходько В.В., Цидулко Ю.А. // Физика Плазмы. 2016. Т. 42. № 3. С. 217. https://doi.org/10.7868/S0367292116030100
  14. https://et-enterprises.com/
  15. Soldatkina E., Pinzhenin E., Korobeynikova O., Maximov V., Yakovlev D., Solomakhin A., Savkin V., Kolesnichenko K., Ivanov A., Trunev Yu., Voskoboynikov R., Shulzhenko G., Annenkov V., Volchok E., Timofeev I., Bagryansky P. // Nuclear Fusion. 2022. V. 62. P. 066034. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac3be3

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Gas-dynamic trap setup: 1 – plasma receiver, 2 – waveguides of the microwave plasma heating system, 3 – neutral atom injectors, 4 – stilbene-based neutron and gamma-ray spectrometer, 5 – scintillator- and photomultiplier-based detector, 6 – central cell of the GDT, 7 – expansion tank, 8 – fast ions, 9 – magnetic plug coil, 10 – limiter, 11 – deuterium atom beams, 12–15 – diode-based thermonuclear proton detectors.

Жүктеу (214KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Detector module prepared for installation on the GDL.

Жүктеу (320KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Three-dimensional model of the detector module: 1 – diode with a sensitive surface area of ​​1 cm2, 2 – part that separates vacuum and atmosphere, 3 – location of the preamplifier, 4 – casing in which the battery block is installed to power the preamplifier (controlled via an optical channel), 5 – standard vacuum flange of the GDL.

Жүктеу (368KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. An example of a fragment of an oscillogram obtained from a detector based on a diode with an area of ​​1 cm2.

Жүктеу (104KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Energy resolution of the detector when registering protons with an energy of 3 MeV (slowed down in aluminum foil 10 µm thick). Data are given for a diode with a sensitive surface area of ​​1 cm2.

Жүктеу (117KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Time diagram of the plasma generation and heating systems (upper graph). Additionally, the signal from the diamagnetic loop located near the fast particle stopping point is shown. Time evolution of the thermonuclear proton flux measured in the GDT experiment (lower graph). Data from four sensors located along the setup are shown. The time resolution is 100 μs.

Жүктеу (161KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Longitudinal profiles of the deuterium fusion reaction yield (one branch), obtained as a result of modeling (solid line) and experimental measurements (dots).

Жүктеу (102KB)
Метадеректер
9. Fig. 8. Time diagram of the plasma generation and heating systems (upper graph). Additionally, the signal from the diamagnetic loop located near the fast particle stopping point is shown. The signal from the thermonuclear proton detector (middle graph). The yield of the fusion reaction per unit length of the setup, measured by the proton detector and the scintillation detector in the experiment with an X-ray burst (lower graph). The numbers indicate the X-ray bursts during microwave heating of the plasma (1, 2) and microwave breakdown of the gas (3).

Жүктеу (154KB)
Метадеректер
10. Fig. 9. Proton detector signal in the time interval from 8.1 to 8.9 ms at the moment of the X-ray burst (upper graph). Scintillation detector signal (lower graph). The dots show the yield of the fusion reaction measured by the number of protons. The numbers 1 and 2 indicate the X-ray bursts recorded by the scintillation detector.

Жүктеу (163KB)
Метадеректер
11. Fig. 10. Time diagram of the plasma generation and heating systems (upper graph). Additionally, the signal from the diamagnetic loop is shown. Signal from the scintillation detector (lower graph).

Жүктеу (113KB)
Метадеректер
12. Fig. 11. Spectrum of recoil protons during registration of neutrons with an energy of 2.45 MeV at the GDT.

Жүктеу (105KB)
Метадеректер
13. Fig. 12. Spectrum of Compton electrons recorded in a stilbene scintillator in experiments on recording X-ray bursts at the GDT.

Жүктеу (183KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».