ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ НЕЙТРОННОЙ ЭМИССИИ В МНОГОПРОБОЧНОЙ ЛОВУШКЕ ГОЛ-3 Ю.С.Суляев Научный руководитель: Бурдаков А.В. 1.Введение 2.Эксперимент с локальными детекторами 2.1. Описание эксперимента 2.2. Зависимость интенсивности нейтронного потока от координаты вдоль установки 2.3. Флуктуации нейтронного потока в отдельных ячейках 3. Заключение

Расположение ионных диагностик на установке ГОЛ-3

Сцинтилляционные импульсы детектора с цифровым PSD (Z=4.3m). a) необработанный сигнал, содержит нейтронную и -компоненту продуктов термоядерных реакций; b) сигнал, обработанный системой цифровой PSD, содержит только нейтроны время, мс кванты АЦП нейтроны + -кванты нейтроны Результат обработки экспериментальных импульсов

Измерение T i по допплеровскому уширению профиля линии D Измерения поперечного давления плазмы диамагнитным зондом Измерения нейтронного потока сцинтиляционным детектором Классический механизм передачи энергии через парные столкновения: ei ~ 1мс >> эксп Существует коллективный механизм передачи энергии от электронов к ионам. Для подтверждения этого предположения создана нейтронная диагностика, позволяющая наблюдать динамику нейтронной эмиссии во время инжекции пучка. Быстрый нагрев ионов на установке ГОЛ-3 Экспериментально обнаружен быстрый нагрев ионной компоненты плазмы.

Схема нейтронной диагностики на основе локальных детекторов 4 х фэу-84 ADC 1225 пультовая Защищенный зал световоды Пластмассовый сцинтиллятор Кристаллический сцинтиллятор

Распределение интенсивности нейтронного излучения вдоль установки Локальная интенсивность нейтронного излучения соответствует локальному давлению плазмы Один и тот же детектор, статистика за много выстрелов

Зависимость формы и интенсивности сигналов от координаты вдоль установки, n = 1.1*10 15 см -3 время, мкс

Z, м Взаимное расположение локальных детекторов на установке ГОЛ-3 e - - beam входная пробка диафрагма neutron 5 (стильбен, фэу) local_PWO local #2 local #3 local #1 диамагнитный зонд D077 Локальные детекторы сосредоточены в области максимальной интенсивности нейтронной эмиссии.

Сравнение формы сигналов с различных плазменных диагностик

Время, мкс Предполагаемый механизм возбуждения периодических флуктуаций и структура флуктуаций нейтронного сигнала t 0,66µs t 0,78µs t ~ l V Ti Замечено : нейтр/см 2 мкс Возбуждение стоячих звуковых волн при течении плазмы сквозь многопробочную ловушку

Детектор: Стильбен + ФЭУ 87 Оцифровка: ADC 200 (5нс,8бит), разработка ИЯФ (Батраков А.М, Сазанский В.Я.) Форма отдельных импульсов периодических флуктуаций Время, мкс мкс Выстрел #5908 Выстрел #5772

нейтрон/см 2 мкс время, мкс Продолжительность периодических флуктуаций нейтронного сигнала Local #3 7 – 8 кат. Local #1 9 – 10 кат. Local #0 8 – 9 кат.

время, мкс Поведение нейтронной эмиссии на больших временах Local #0 8 – 9 кат. выстрел #6395 Стадия флуктуаций стадия установления стадия остывания плазмы нейтрон/см 2 мкс 1.Стадия флуктуаций – ионы плазмы набирают высокую энергию 2.Стадия установления – ион-ионные столкновения приводят к максвеллизации, устанавливается квазистационарное распределение давления по длине 3.Стадия остывания пучок

T i, кэВ поток нейтронов на детекторе, нейтрон/см 2 мкс Расчет скорости D-D реакции для максвелловской плазмы с плотностью n = 1.1*10 15 см -3 Оценка ионной температуры для измерений с помощью локальных детекторов T i максв. (кэВ) Энергия частиц, дающих максимальный вклад в реакцию 12,94 25,00 36,84 510,22 713, ,93 H. Brysk, Plasma Physics, V.15, 1973 T i ( r ) = const парабола Для распределения ионной температуры по радиусу:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ На установке ГОЛ-3 создан комплекс диагностик для регистрации нейтронного и гамма-излучения, разработана методика цифровой n-gamma дискриминации по форме импульса. Измерен поток нейтронов, который имеет типичные значения нейтрон ·м -1 ·сек -1. Генерация нейтронов длится ~1мс. Обнаружена сильная неравномерность нейтронной эмиссии вдоль установки. Нейтронное излучение возникает через 4 – 5 мкс. после начала инжекции электронного пучка как интенсивные вспышки. Обнаружены периодические колебания нейтронного потока после окончания инжекции пучка. Динамика нейтронной эмиссии находится в согласии с другими измерениями и моделью быстрого нагрева ионов.