اندازه گیری طیف انرژی پرتوهای ایکس سخت توکامک دماوند با استفاده از یک طیف‌سنج تابش ترمزی

نویسندگان

1 دانشگاه کاشان

2 سازمان انرژی اتمی ایران

10.22052/6.1.47

چکیده

هدف از انجام این پژوهش، طراحی و امکان‌سنجی ساخت یک طیف‌سنج تابش ترمزی برای اندازه‌گیری طیف انرژی پرتوهای ایکس سخت خروجی از توکامک دماوند می‌باشد. در این طرح مجموعه‌ای از فیلترهای سربی با افزایش انرژی قطع و دزیمترهای ترمولومینسانسGR-200  مورد استفاده قرار گرفتند. در روش ارائه شده، با استفاده از اصل برهم‌نهی، معادله ماتریسی بین طیف انرژی پرتوهای ایکس سخت توکامک دماوند و دز جذبی در دزیمترهای ترمولومینسانس استخراج شد و مقادیر ماتریس ضرایب این معادله، با شبیه‌سازی مسئله توسط کد محاسباتی MCNPX، به‌دست آمد. پرتودهی توسط دستگاه توکامک دماوند انجام گرفت و طیف انرژی پرتوهای ایکس سخت خروجی از توکامک دماوند با اعمال روش‌های بازیابی و مجموعه نظری اندازه‌گیری شد. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که ابزار تشخیصی ساخته شده می‌تواند به ­عنوان یک طیف سنج فوتون مناسب برای بازیابی طیف انرژی پرتوهای ایکس سخت توکامک دماوند در بازه انرژی keV 100 تاMeV  2 مورد استفاده قرارگیرد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Measurement of hard X-Ray energy spectrum in Damavand Tokamak by bremsstrahlung spectrometer

نویسندگان [English]

  • Mahsa Moazzemi-Ghamsari 1
  • Ahmad Ramazani-Moghaadam-Arani 1
  • Ardavan Kouhi 2
  • Banafsheh Pourshahab 2
  • chapar Rasouli 2
  • Fatemeh Shakeri 1
چکیده [English]

The aim of this paper is to design and study the manufacturing feasibility of a Bremsstrahlung spectrometer for measuring hard X-ray emission spectrum of Damavand Tokamak. For this purpose, a set of lead filters with increasing cut-off energies and GR-200 thermoluminescence dosimeters were used. The matrix equation which describes the relation between energy spectrum of hard X-ray emission and absorbed dose in thermoluminescence dosimeters was extracted by applying superposition principle and the values of coefficient matrix are obtained by performing a simulation procedure using Monte Carlo N Particle (MCNP) code. Irradiation was performed using Damavand tokamak and the hard X-ray emission spectrum was measured by unfolding method. The results show that the proposed diagnostic tool can be used as a photon spectrometer for unfolding energy spectrum of hard X-ray radiation of Damavand tokamak at 100keV-2MeV energy range.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Damavand Tokamak
  • Hard X-ray
  • Runaway electrons
  • X-ray diagnostic tools
  • Monte Carlo computational code
  • Energy spectroscopy
[1] H. Dreicer. Electron and ion runaway in a fully ionized gas. I. Phys. Rev, 117(2) (1960) 329–342. [2] Y.A. Sokolov. Multiplication of accelerated electrons in a tokamak. JEPT Lett, 29(4) (1979) 218–221. [3] Yu.K. Kuznetsov, R.M.O. Galvao, V. Bellintanijr, A.A. Ferrira, A.M.M. Fonseca, I.C. Nascimento, L.F. Ruchko, E.A.O. Saetton, V.S. Tsypin and O.C. Usuriage. Runaway discharges in TCABR. Nucl. Fusion, 44 (2004) 631–644. [4] P. Helander, L.G. Eriksson and F. Andersson. Runaway acceleration during magnetic reconnection in tokamaks. Plasma Physics and Controlled Fusion, 44 (12B) (2002) 247-262. [5] R.D. Gill. Nucl Fusion, 33 (1993) 1613–1625. [6] R. Nygren, T. Lutz, D. Walsh, G. Martin, M. Chatelier, T. Loarer and D. Gulihem. J. Nucl. Mater. (1997) 241–243:522–527. [7] V.V. Parail and O.P. Pogutse. The kinetic theory of runaway electron beam isstability in a tokama. Nuclear Fusion, 18 (1978) 303–314. [8] C. Rasouli, D. Iraji, A.H. Farahbod, K. Akhtari, H. Rasouli, H. Modarresi and M. Lamehi. Rev. Sci. Instrum. 80 (2009) 013503. [9] Kurchatov Institute of Atomic Energy. TOKAMAK DAMAVAND AEOI, Moscow, (1994). [10] Los Alamos Scientific Laboratory. Group X-6. MCNP : a General Monte Carlo Code for Neutron and Photon Transport. Los Alamos, N.M. : [Springfield, Va.] :Dept. of Energy, Los Alamos Scientific Laboratory, (1979). [11] M.A. Stoyer, T.C. Sangster, E.A. Henry, M.D. Cable, T.E. Cowan, S.P. Hatchett, M. Key, M.J. Moran, D.M. Pennington, M.D. Perry, T.W. Phillips, M.S. Singh, R.A. Snavely, M. Tabsk and S.C. Wilks. Nuclear diagnostics for petawatt experiments. 72 (2001) 767. [12] P. Hatchett, C.G. Brown, T.E. Cowan, E.A. Henry, J.S. Johnson, M.H. Key, J.A. Koch, A.B. Langdon, B.F. Lasinski, R.W. Lee, A.J. Mackinnon, D.M. Pennington, M.D. Perry, T.W. Phillips, M. Roth, T.C. Sangster, M.S. Singh, R.A. Sanvely, M.A. Stoyer, S.C. Wilks and K. Yasuike. Electron, photon, and ion beams from the relativistic interaction of petawatt laser pulses with solid targets. Physics of Plasmas, 7 (2000) 2076–2082. [13] C. Courtois, A.C.L. Fontaine, O. Landoas, G. Lidove, V. Meot, P .Morel, R. Nuter, E. Lefebvre, A. Boscheron, J. Grenier, M.M. Aleonard, M. Gerbaux, F. Geobet, F. Hannschi, G. Malka, J.N. Scheurer and M. Tarisies. Effect of plasma density scale length on the properties of bremsstrahlung x-ray sources created by picosecond laser pulses. Phys. Plasma, 16 (2009) 013105. [14] D. Iraji, C. Rasouli and A.H. Farahbod. Iranian Annual Nuclear Physics Conference, Shahroud University of Technology, Shahroud, Iran, (2006) 28–31. [15] A.F. Mckeever. Thermoluminescence Dosimetry, Adam Hilger Ltd, Bristol, UK, (1981). [16] M. Moslehi-Fard, N. Alinejad. Relation between Hard X-Ray Emission and Runaway Electrons in Damavand Tokamak. J. of Nuclear Sci. and Tech, 48 (2009) 17–23. [17] C. Rasouli, B. Pourshahab, S.M. Hosseini-Pooya, T. Orouji and H. Rasouli. Study of runaway electrons using dosimetry of hard x-ray radiation in Damavand tokamak. Rev. Sci. Instrum, 85 (2014) 053509.