Neutron Shielding Design of Infrared Imaging Video Bolometer for LHD Deuterium Experiment
Neutron Shielding Design of Infrared Imaging Video Bolometer for LHD Deuterium Experiment
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LHD氘实验红外成像视频测辐射热计中子屏蔽设计
DOI：
10.1109/tps.2018.2879604
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发表时间：
2019
影响因子：
1.5
通讯作者：
Peterson Byron J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mukai Kiyofumi;Nishitani Takeo;Ogawa Kunihiro;Peterson Byron J.
红外成像视频测辐射热计 (IRVB) 是等离子体辐射测量的强大诊断工具。对等离子体辐射现象（例如等离子体脱离）的研究是实现聚变反应堆的关键问题之一。为了将 IRVB 应用于此类研究，需要屏蔽来保护红外相机免受中子辐射。在大型螺旋装置（LHD）中，氘实验已于2017年开始。然后，使用MCNP6代码和LHD的3D建模来设计屏蔽。设计中子通量的准则是根据JT-60U托卡马克的运行经验和OKTAVIAN的辐照结果确定的。由于靠近真空容器的位置和通过透镜孔的流入而产生的强中子通量被充分减少。将所设计的屏蔽应用于LHD氘实验，采用该屏蔽的IRVB能够成功运行，无任何坏点，中子发射速率高达3.3×1015n·s-1，这是第一次实验中的最大速率，总中子发射量为3.6×1018n。这些对应于红外相机周围2.9×107n·s-1的中子发射速率和3.2×1010n的总中子发射。
InfraRed imaging video bolometer (IRVB) is a powerful diagnostic for the plasma radiation measurement. Study on plasma radiation phenomena, e.g., plasma detachment, is one of the crucial issues to realize a fusion reactor. In order to apply the IRVB to such a study, a shielding is required to protect an IR camera from neutron irradiation. In the large helical device (LHD), deuterium experiment has started in 2017. Then, the shielding was designed using MCNP6 code with the 3-D modeling of LHD. The guideline of the neutron flux for the design was determined by the operational experience in JT-60U tokamak and by the result of the irradiation in OKTAVIAN. The strong neutron flux due to the location close to the vacuum vessel and the influx through the lens hole were reduced sufficiently. The designed shielding was applied to the LHD deuterium experiments and the IRVB with the shielding could be operated successfully without any dead pixels in the neutron emission rate up to 3.3×1015n·s-1, which is the maximum rate in the first experimental campaign and in the total neutron emission of 3.6×1018n. These correspond to the neutron emission rate of 2.9×107n·s-1and the total neutron emission of 3.2 × 1010n at around the IR camera.
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