Hard X-Ray collimation system at the T-15MD tokamak

V. I. Tepikin; Тепикин В. И.; P. V. Savrukhin; Саврухин П. В.; E. A. Shestakov; Шестаков Е. А.; P. D. Lisovoi; Лисовой П. Д.; A. V. Khramenkov; Храменков А. В.; A. I. Aristov; Аристов А. И.

doi:10.31857/S0367292124100013

Система коллимации жесткого рентгеновского излучения на токамаке Т-15МД

Авторы: Тепикин В.И.¹^,2, Саврухин П.В.¹^,2, Шестаков Е.А.¹, Лисовой П.Д.¹^,2, Храменков А.В.¹, Аристов А.И.²
Учреждения:
1. НИЦ «Курчатовский институт»
2. НИУ «Московский энергетический институт»
Выпуск: Том 50, № 10 (2024)
Страницы: 1145-1155
Раздел: ТОКАМАКИ
URL: https://ogarev-online.ru/0367-2921/article/view/284502
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292124100013
EDN: https://elibrary.ru/FCYWBZ
ID: 284502

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Система коллимации жесткого рентгеновского излучения оборудована на токамаке Т-15МД (большой радиус R = 1.48 м, малый радиус a = 0.67 м, вытянутость k = 1.7–1.9, треугольность δ = 0.3–0.4, тороидальное магнитное поле B_T = 2 Тл, ток плазмы до Ip = 2 МА, длительность разряда до 30 с) для обеспечения измерений пространственной и временной эволюции пучков ускоренных электронов. Диагностика построена на базе сцинтилляционных LaBr₃(Ce) детекторов, обеспечивающих измерение энергетических спектров излучения в диапазоне 0.3–10 МэВ. Моделирование эффективности экранирования методом Монте-Карло в среде GEANT4 показало, что коллиматор обеспечивает поле зрения 2°. Перемещение поля зрения по сечению плазменного шнура обеспечивается в горизонтальном и вертикальном направлениях с помощью поворотного основания и винтовых опорных элементов. Для восстановления спектров используется алгоритм обработки сигналов сцинтилляционных детекторов с графическим интерфейсом управления и визуализации данных. Приводятся результаты тестирования детекторов на лабораторном стенде и в предварительных экспериментах с генерацией пучков ускоренных электронов на токамаке Т-15МД.

Ключевые слова

жесткое рентгеновское излучение, ускоренные электроны, коллиматор, сцинтилляционный детектор, токамак

Список литературы

Mailloux J. // Nuclear Fusion. 2022. V. 62. P. 042025. doi: 10.1088/1741-4326/ac47b4.
Reux C. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2022. V. 64. P. 034002. doi: 10.1088/1361-6587/ac48bc.
Martín-Solís J.R., Loarte A., Lehnen M. // Nuclear Fusion. 2022. V. 62. P. 076013. doi: 10.1088/1741-4326/ac637b.
De Vries P.C., Lee Y., Gribov Y., Mineev A.B., Na Y.S., Granetz R., Stein-Lubrano B., Reux C., Moreau Ph., Kiptily V., Esposito B., Battaglia D.J., Martin-Solis J.R. // Nuclear Fusion. 2023. V. 63. P. 086016. doi: 10.1088/1741-4326/acdd11.
Kudyakov T., Finken K.H., Jakubowski M.W., Lehnen M., Xu Y., Schweer B., Toncian T., Van Wassenhove G., Willi O. // Nuclear Fusion. 2008. V. 48. P. 122002. doi: 10.1088/0029-5515/48/12/122002.
Jakubowski L., Sadowski M.J., Zebrowski J., Rabinski M., Jakubowski M.J., Malinowski K., Mirowski R., Lotte Ph., Goniche M., Gunn J., Colledani G., Pascal J.-Y., Basiuk V. // Rev. Sci. Instrum. 2013. V. 84. P. 016107. doi: 10.1063/1.4776190.
Forster M., Finken K. H., Lehnen M., Willi O., Xu Y. // Phys. Plasmas. 2012. V. 19. P. 052506. doi: 10.1063/1.4717759.
Finken K. H., Watkins J. G., Rusbüldt D., Corbett W. J., Dippel K. H., Goebel D. M., Moyer R. A. // Nuclear Fusion. 1990. V. 30. P. 859. doi: 10.1088/0029-5515/30/5/005.
Yu J.H., Hollmann E.M., Commaux N., Eidietis N.W., Humphreys D.A., James A.N., Jernigan T.C., Moyer R.A. // Phys. Plasmas. 2013. V. 20. P. 042113. doi: 10.1063/1.4801738.
Hoppe M., Embréus O., Paz-Soldan C., Moyer R. A., Fülöp T. // Nuclear Fusion. 2018. V. 58. P. 082001. doi: 10.1088/1741-4326/aaae15.
Blanchard P., Alberti S., Coda S., Weisen H., Nikkola P., Klimanov I. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2002. V. 44. P. 2231. doi: 10.1088/0741-3335/44/10/310.
Kato K., Hutchinson I.H. // Rev. Sci. Instrum. 1986. V. 57. P. 1959. doi: 10.1063/1.1138806.
Eshetua W. W., Porte L., Fasoli A., Sauter O., Coda S., Goodman T. P. // EPJ Web of Conferences. 2012. V. 32. P. 03011. doi: 10.1051/epjconf/20123203011.
Preische S., Efthimion P.C., Kaye S.M. // Rev. Sci. Instrum, 1997. V. 68. P. 409. doi: 10.1063/1.1147841.
Choi D., Merle A., Coda S., Decker J., Graves J.P., Tema Biwole A.S., Porte L., Peysson Y. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2020. V. 62. P. 025006. doi: 10.1088/1361-6587/ab5147.
Shevelev A.E. Dissert. … Candidate of Phys. Mathemat. Sci. St. Petersburg: A.F. Ioffe Institute of Physics and Technology of the Russian Academy of Sciences, 2019. 158 p.
Zhou R.J., Zhong G.Q., Hu L.Q., Tardocchi M., Rigamonti D., Giacomelli L., Nocente M., Gorini G., Fan T.S., Zhang Y.M., Hu Z.M., Xiao M., Li K., Zhang Y.K., Hong B., Zhang Y., Lin S.Y., Zhang J.Z. // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90. P. 123510. doi: 10.1063/1.5120843.
Savrukhin P.V., Shestakov E.A., Lisivoy P.D., Tepikin V.I., Khramenkov A.V. // Problems Atomic Sci. Technology, Series Thermonuclear Fusion. 2023. V. 46. P. 33. doi: 10.21517/0202-3822-2023-46-4-33-45.
Savrukhin P. V., Shestakov E. A., Khramenkov A.V. // Plasma Phys. Reps. 2018. V. 44. P. 1085. doi: 10.1134/S1063780X1812005X.
Kuznetsov V.V., Amosov A.V., Amosov V.N., Krasil’nikov A.V., Skopintsev D.A., Khovanskii A.V., Marchenko N.P., Peshkov A.N. // Instrum. Experim. Techniques. 2004. V. 47. P. 240. doi: 10.1023/B:INET.0000025209.30942.dc.
Xi Y., Lin S., Hu L., Xu L., Zhang J. // Nuclear Techniques. 2013. V. 36. P.020203. doi: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.020203.
Liptac J., Parker R., Tang V., Peysson Y., Decker J. // Rev. Sci. Instrum. 2006. V. 77. P. 103504. doi: 10.1063/1.2214695.
Peysson Y. // Nuclear Fusion. 2001. V. 41. P. 1703. doi: 10.1088/0029-5515/41/11/320.
Gnesin S., Coda S., Decker J., Peysson Y. // Rev. Sci. Instrum. 2008. V. 79. P. 10F504. doi: 10.1063/1.2957843.
Shevelev A., Khilkevitch E., Iliasova M., Nocente M., Pautasso G., Papp G., Molin A.D, Pandya S.P., Plyusnin V., Giacomelli L. // Nuclear Fusion. 2021. V. 61. P. 116024. doi: 10.1088/1741-4326/ac2638.
Goeler S., Stevens J., Bernabei Silvia, Bitter M., Chu Tsu-Kai, Efthimion Ph., Fisch N., Hooke W., Hill K., Hosea J., Jobes F., Karney C., Mervine J., Meservey E., Motley R., Roney P., Sesnic S., Silber K., Taylor G. // Nuclear Fusion. 1985. V. 25. P. 1515. doi: 10.2172/5642336.
Soarea S., Balshaw N., Blanchard P., Craciunescu T., Croft D., Curuia M., Edlington T., Kiptily V., Murari A., Prior Ph., Sanders S., Syme B., Zoita V. // Fusion Engineering Design. 2011. V. 86. P. 1359. doi: 10.1016/j.fusengdes.2010.12.073.
Zhou R.J., Zhong G.Q., Hu L.Q., Tardocchi M., Rigamonti D., Giacomelli L., Nocente M., Gorini G., Fan T.S., Zhang Y.M., Hu Z.M., Xiao Z.M., Li K., Zhang Y.K., Hong B., Zhang Y., Lin S.Y., Zhang J.Z. // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90. P. 123510. doi: 10.1063/1.5120843.
Afanasyev V. Chernyshev F., Kozlovsky S.S., Melnik A.D., Marinin G.V., Mironov M., Navolotsky A., Nesenevich V., Petrov M.P., Petrov S.Ya., Yatsenko A.V., Chugunov I.N., Doinikov D.N., Iliasova M., Gin, D., Khilkevitch E.M., Polunovsky I.A., Shevelev A., Artemev K., Turnyanskiy M. // J. Instrumentation. 2022. V. 17. P. C07001. doi: 10.1088/1748-0221/17/07/C07001.
Rebai M., Bertalot L., Brichard B., Brolatti G., Croci G., Esposito B., Fernandes A., Giacomelli L., Gorini G., Krasilnikov V., Lengar I., Marocco D., Muraro A., Nocente M., Pereira R.C., Perelli Cippo E., Rigamonti D., Rzadkiewicz J., Sousa J., Tardocchi M. // Rev. Sci. Instrum, 2018. V. 89. P. 10I126. doi: 10.1063/1.5038963.
Cooper C. M., Pace D. C., Paz-Soldan C., Commaux N., Eidietis N. W., Hollmann E. M., Shiraki D. // Rev. Sci. Instrum. 2016. V. 87. P. 11E602. doi: 10.1063/1.4961288.
Chen H., Zhao C., Wang Z., Li L., Zhou Y., Zhang J., Xu H., Cheng S., Zhu Y. Zhang Y. // J. Instrumentation. 2023. V. 18. P. T05007. doi: 10.1088/1748-0221/18/05/T05007.
Barbui T., Chellai O., Delgado-Aparicio L., Peysson Y., Stratton B. Dumont R., Hill K., Pablant N. // Rev. Sci. Instrum. 2022. V. 93. P. 103508. doi: 10.1063/5.0101794.
Zoita V., Soare S., Craciunescu T., Curuiac M., Kiptily V., Balshaw N., Blanchard P., Croft D., Murari A., Syme B. // Fusion Engineer. Design. 2013. V. 88. P. 1366. doi: 10.1016/j.fusengdes.2013.01.083.
Zhuravlev M., Nemtcev G., Nagornyi N., Meshchaninov S., Rodionov R., Mironov A., Zvonareva A., Mironova E., Portone S. // EPJ Web of Conferen. 2021. V. 253. P. 03002. doi: 10.1051/epjconf/202125303002.
Wojenski A., Pozniak K., Mazon D., Chernyshova M. // Internat. J. Electronics Telecommunications. 2018. V. 64. P. 473. doi: 10.24425/123548.
Kiptily V. // Gamma Ray Spectrometry in ITER: Conceptual Design, 1998. doi: 10.1007/978-1-4615-5353-3_62.
GEANT4 The Geant4 Software, Copyright (c) Copyright Holders of the Geant4 Collaboration, 1994–2006. http://cern.ch/geant4/license.
Stevens J., Goeler S., Bernabei S., Bitter M., Chu T.K., Eftimion P., Fisch N., Hooke W., Hosea J., Jobes F., Karney C., Meservey E., Motley R., Taylor G. // Nuclear Fusion. 1985. V. 25. P. 1529. doi: 10.1088/0029-5515/25/11/002.
Abdullaev S.S. // Theoretical and experimental studies of runaway electrons in the TEXTOR tokamak. Technical report. Forschungszentrum Jülich GmbH Institute of Energy and Climate Research Plasma Physics IEK-4, 2016.
Paz-Soldan C., Cooper C.M., Aleynikov P., Eidietis N.W., Lvovskiy A., Pace D.C., Brennan D.P., Hollmann E.M., Liu C., Moyer R.A., Shiraki D. // Phys. Plasmas. 2018. V. 25. P. 056105. doi: 10.1063/1.5024223.
Paz-Soldan C., Cooper C.M., Aleynikov P., Pace D.C., Eidietis N.W., Brennan D.P., Granetz R.S., Hollman E.M., Liu C., Lvovskiy A., Moyer R.A., Shiraki D. // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 118. P. 255002. doi: 10.1103/PhysRevLett.118.255002.
Shestakov E.A. Dissertation … Candidate of Physical and Mathematical Sciences. M.: NRC “Kurchatov Institute”, 2019. 150 p.
Shestakov E.A., Savrukhin P. Ershova M., Khramenkov A. // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 094. P. 012004. doi: 10.1088/1742-6596/1094/1/012004.

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Том 51, № 1 (2025)

Система коллимации жесткого рентгеновского излучения на токамаке Т-15МД

Полный текст

Аннотация

Ключевые слова

Об авторах

В. И. Тепикин

П. В. Саврухин

Е. А. Шестаков

П. Д. Лисовой

А. В. Храменков

А. И. Аристов

Список литературы

Дополнительные файлы