EAST实验场所核辐射剂量场的研究

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EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)装置在进行氖等离子体放电时产生的大量中子与γ电离辐射,与等离子体参数密切相关,是影响仪器设备性能寿命、结构材料活化水平以及实验人员电离辐射安全的重要因素,也是研究等离子体性能的重要参数依据。研究装置运行期间大厅内中子、γ射线的辐射行为与剂量空间分布特征,是确保实验人员及实验环境辐射安全的重要前提,也是辐射防护课题研究的重点内容。本论文主要围绕辐射剂量监测探头的在线刻度、不同加热模式下的中子与γ射线辐射行为以及主机大厅内的剂量分布监测,开展了 EAST装置实验场所核辐射剂量场的研究。为获得更加准确的实验监测数据,首先采用252Cf中子源、137Csγ射线源对EAST大厅内的三组中子、γ电离室监测探头进行了在线刻度。并结合实验场所的现场环境,建立探测器的三维中子学模型,利用MCNP程序开展了模拟计算。通过对比分析实验值、理论值和模拟值,对探测器的标定系数进行修正,一定程度上缩小了在线监测与离线剂量计中子累积监测结果之间的差异。本次刻度实验也为检验探测器的工作状态以及EAST装置放电实验前后探测器的定期标定奠定了良好的基础。利用EAST装置上的在线辐射剂量监测系统,并结合等离子体运行参数及相关诊断系统的监测数据,分析研究了欧姆加热、低杂波加热、中性束注入加热以及协同加热模式下,中子、γ(X)射线的辐射强度与累积剂量。通过进一步统计分析,掌握了不同实验条件下中子、γ(X)射线的辐射行为及多种产生来源。基于热释光探测技术开展了 EAST大厅内的剂量分布监测实验。通过分析监测结果,首次获得了 EAST装置运行期间大厅内辐射场的剂量空间分布特征,中子、γ累积剂量随径向距离的变化趋势,以及装置脉冲运行时中子与γ累积剂量之间的近似线性关系。此外,还利用便携式巡测仪获得了 EAST装置放电间隙及停机阶段的γ剂量率分布,从而为评估不同时段下实验人员与参观交流人员的电离辐射影响提供了基础数据。
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