磁约束聚变研究中,氘氘(DD)、氘氚(DT)聚变中子产额是评估等离子体约束与加热性能的重要参数。中子活化法利用中子与特定材料的活化反应,对DD、DT聚变中子产额进行测量,作为标准的中子诊断方法在托卡马克聚变装置上得到发展和应用。中子活化诊断以其测量精度高、量程宽,抗干扰和耐辐照能力强的优点,还将应用于未来聚变反应堆。
　　本论文介绍了活化法在测量EAST中子产额中的应用和研究。根据EAST装置的放电参数和中子产额水平,设计并建立了一套中子活化测量系统,完成了中子活化系统的效率刻度和参数优化,并开展了氘等离子体放电时DD、DT中子产额的测量,以及氚燃烧的分析研究。EAST中子活化诊断系统主要由活化样品、气动传输装置和活化产物测量系统组成。活化样品采用99.999％的高纯铟(In)和硅(Si)薄圆片（φ20×1mm）,可分别用于DD和DT中子的测量。气动传输系统利用单条传输管路（φ63mm）和转换气阀,实现活化样品在活化测量实验室与G窗口活化终端之间的双向传输。活化产物测量系统采用相对探测效率为30％的高纯锗谱仪。
　　使用加速器DD、DT中子源对中子活化系统的探测效率进行了刻度,获得了In和Si活化样品的特征反应道γ射线全能峰净计数与样品辐照中子通量之间的关系,并对多种厚度活化样品的探测效率分别进行了刻度。使用152Eu放射源对高纯锗探测器的特征参数进行了修正,并用于活化样品的高纯锗探测效率模拟计算。在EAST氘等离子体放电实验中,通过测量In、Si活化样品的γ全能峰净计数并结合对应的探测效率刻度系数,分别得到放电期间辐照终端内的DD、DT中子通量,再结合装置的中子输运系数（MCNP模拟）,获得等离子体的DD、DT聚变中子产额。
　　中子活化诊断系统于2018年建成并投入EAST实验,分别测量EAST每炮放电累积的DD和DT中子产额。其中,DD中子产额的测量区间为1.9×1012～8.4×1014n/shot,DT中子产额的测量区间为8.4×1010～2.2×1012n/shot。在系统参数优化提高测量精度方面,通过对γ射线谱仪不同死时间下的中子通量相对误差进行统计和分析,得出死时间低于20％的中子通量修正函数。此外,使用1mm的镉屏蔽层,能够有效的降低In样品干扰反应道的γ能峰计数和测量系统的死时间,提高数据的精确度。开展了EAST上NBI加热下的DD中子产额研究,得到NBI不同束线的加热效率为:1号线左源的加热效率＞1号线右源的加热效率＞2号线右源的加热效率(NBI1L＞NBI1R＞NBI2R),DD中子发射率与NBI束高压和等离子体电流成线性关系。通过同时测量DD和DT中子产额开展氘等离子体实验中氚燃烧率的研究,DT中子产额随着DD中子产额的增长而增长,并初步得到EAST装置的氚燃烧率区间为6.2×10-4～5.0×10-3,氚燃烧率随着DT中子产额的增长而提高。