【摘要】：除中子外,聚變核心同時(shí)釋放大量高能伽馬,其能譜可反映聚變過程的關(guān)鍵物理參數(shù),并為過程診斷提供重要信息.由于聚變伽馬的時(shí)間與能量特性,需要設(shè)計(jì)高探測效率及能量分辨率的伽馬譜儀.根據(jù)高能伽馬譜儀的概念設(shè)計(jì)(gamma-to-electron magnetic spectrometer),針對(duì)該系統(tǒng)中伽馬-電子轉(zhuǎn)換靶、電子偏轉(zhuǎn)匯聚、電子探測等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以提高系統(tǒng)探測效率及能量分辨率.其中采用Monte-Carlo程序Geant4模擬研究了伽馬-電子轉(zhuǎn)換靶中康普頓散射與多次庫侖散射對(duì)由轉(zhuǎn)換靶出射電子的能譜與角分布的影響.開發(fā)并行遺傳算法對(duì)復(fù)雜幾何偏轉(zhuǎn)磁場參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到低強(qiáng)度(小于100 Gauss)復(fù)雜邊界偏轉(zhuǎn)磁場.根據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果,采用Geant4模擬了該系統(tǒng)對(duì)不同能量伽馬的響應(yīng).此外,還可模擬該系統(tǒng)對(duì)特征聚變伽馬能譜的測量,結(jié)果顯示,該系統(tǒng)可在聚變中子產(chǎn)額分別為2.5×10~(15)及1.2×10~(16)條件下,對(duì)10—20 MeV高能伽馬能譜測量實(shí)現(xiàn)能量分辨分別滿足0.5 MeV(小于5%)及0.25 MeV(小于2.5%),說明該系統(tǒng)可用于聚變過程伽馬能譜的診斷.
[Abstract]:In addition to that neutron, the fusion core release a large amount of high-energy gamma at the same time, and the energy spectrum of the fusion core can reflect the key physical parameters of the fusion process and provide important information for the process diagnosis. Because of the time and energy characteristics of fusion gamma, it is necessary to design a gamma spectrometer with high detection efficiency and energy resolution. According to the concept design of high-energy gamma-ray spectrometer, the key links such as gamma-electron conversion target, electron-deflection convergence and electronic detection in the system are optimized to improve the system's detection efficiency and energy resolution. In this paper, the influence of Compton scattering and multiple coulomb scattering on the energy spectrum and angular distribution of the emitted electrons from the target is studied by using the Monte-Carlo program, Geant4. A parallel genetic algorithm was developed to optimize the complex geometric deflection magnetic field parameters to obtain a complex boundary deflection magnetic field with a low intensity (less than 100 Gauss). According to the system optimization design results, the response of the system to different energy gamma is simulated by using the Geant4. in addition, the system can also simulate the measurement of the characteristic fusion gamma energy spectrum of the system, and the result shows that the system can be under the condition that the yield of the fusion neutrons is 2.5-10-(15) and 1.2-10-(16), The energy resolution of 10-20 MeV high-energy gamma energy spectrum was measured to satisfy the energy resolution of 0.5 MeV (less than 5%) and 0.25 MeV (less than 2.5%), and the system can be used in the diagnosis of the gamma energy spectrum of fusion process.
【作者單位】： 中國工程物理研究院北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研究所;中國工程物理研究院激光聚變研究中心;
【基金】：中國博士后科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):2015M581028) 國家自然基金(批準(zhǔn)號(hào):11675021,11505166) 中國工程物理研究院科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金(批準(zhǔn)號(hào):2014A0402016)資助的課題~~
【分類號(hào)】：O571.323

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