全超导非圆截面托卡马克中性束注入窗口材料活化研究

陈玉庆，杨 振，吴 斌，李 军，钟国强，张瑞雪，王进芳，谢远来

(中国科学院 等离子体物理研究所，安徽 合肥 230031)

中性束注入(NBI)全超导非圆截面托卡马克(EAST) 提高了热等离子体的温度， 同时也增加了束束聚变中子、束靶聚变中子，这使得等离子体中子出射强度明显增加[1-6]。然而面向等离子体区域的中性束注入窗口完全是开放式，注入窗口内壁材料易被活化。活化所带来的停机剂量率和余热对聚变堆中性束注入系统的安全运行和安全维护非常重要，尤其影响两次放电间隙出现故障时的维修方案[7-8]。因此有必要研究EAST NBI窗口的活化与停机剂量率问题，为未来聚变堆中性束注入系统关键材料的活化与停机剂量率研究提供参考。

前期的模拟研究针对同向中性束注入时，泄露中子对EAST NBI 窗口材料活化及停机剂量率的影响。尚未对EAST NBI两条束耦合后泄露的中子所造成的材料活化进行研究[9]。本工作利用普林斯顿大学等离子体物理实验室研发的TRANSP程序[10]研究两条中性束同时注入后的中子强度，然后利用国际通用的中子光子输运程序MCNP[11]模拟中子经过同向束注入后，中子强度与能谱分布。最后利用欧洲国际辐照测试平台IFMIF 开发的FISPACT程序[12]模拟研究不同样品在窗口处的活化与停机剂量率，并利用高纯锗γ能谱仪对辐照样品进行测量，利用活化后核素释放的γ计数反推样品的放射性活度。

1 研究模型与方法

1.1 研究模型

核聚变实验装置全超导非圆截面托卡马克(EAST)为非圆截面的环形全超导Tokmak装置，结构极其复杂，故需要对EAST 及中性束(NBI) 几何结构进行简化。……