Neutron spectrometer for simultaneous measurement of DD and DT neutron at the JET/Culham

Im Rahmen einer Zusammenarbeit mit ENEA (Ente per le Nuove tecnologie, L'Energia e l'Ambiente) in Frascati bei Rom wurde ein NE213 Flüssigszintillationsspektrometer für das europäische Fusionsexperiment JET (Joint European Torus) in Culham, England entwickelt. Dieses Spektrometer wurde in der Messkampagne TTE2003 (September bis November 2003, DD Plasma mit unterschiedlichen Tritiumanteilen) am JET erfolgreich dazu eingesetzt, um bei verschiedenen Heizmechanismen des Fusionsplasmas aus der Halbwertsbreite der Neutronenspektren bei 2,5 MeV und 14 MeV die Ionentemperatur im Plasma zu bestimmen. Diese Ergebnisse, die neben einer genauen Kenntnis der Antwortfunktion des verwendeten Detektors auf einer neuartigen Auswertesoftware - eine Kombination aus Maximum Entropie Entfaltung und Bayesscher Datenanalyse – basieren, stimmen mit unabhängigen Messungen von bereits vorhandenen Diagnostikverfahren überein. Durch die einzigartigen Möglichkeiten dieses Spektrometers, das in der Lage ist den gesamten bei Fusionsexperimenten relevanten Neutronenenergiebereich von ca. 1,5 MeV bis zu 20 MeV simultan zu messen war es auch möglich, die komplexen Energieverteilungen der Neutronen bei nicht-ohmschen Entladungen zu bestimmen.

In Abbildung 1 ist das gemessene Neutronenspektrum (rot), zusammen mit dem Pulshöhenspektrum (blau) aus dem es bestimmt wurde, bei einer ohmschen Heizung des Plasmas wiedergegeben. Abbildung 2 zeigt das Neutronenspektrum (rot) mit dem entsprechenden Pulshöhenspektrum (blau) für ein DT Plasma bei einer Ionenzyklotronresonanzheizung.

Abbildung 1: Neutronenspektrum erzeugt durch die Reaktionen d+d → ³He+n und d+t → a+n
(JET TTE2003, ohmsche Heizung).

Abbildung 2: Neutronenspektrum erzeugt durch die Reaktionen d+d → ³He+n und d+t → a+n
(JET TTE2003, Ionenzyklotronresonanzheizung).