EAST在不同加熱模式下的輻射響應研究

周夢潔 胡立群 鐘國強 黃良勝 李 凱 周瑞杰 洪 兵肖 敏 張瑞雪

1（中國科學院等離子體物理研究所 合肥 230031）

2（中國科學技術大學 合肥 230026）

聚變能是一種安全、清潔，取之不盡用之不竭的新能源，其開發利用研究對于解決人類未來能源危機具有重要意義。通過半個多世紀的探索研究，磁約束核聚變被認為最具有商業應用前景。國內的東方超環（Experimental Advanced Superconducting Tokamak，EAST）是世界首臺建成并投入運行的全超導偏濾器位形托卡馬克磁約束聚變實驗裝置，建有大功率射頻波、中性束注入輔助加熱系統，70余項先進的等離子體診斷系統［1］和完善的在線輻射劑量監測系統。運行初期，EAST進行了少量的氫、氦等離子體測試實驗，現階段主要開展氘等離子體聚變實驗研究。通過兆瓦級的大功率輔助加熱提高等離子體溫度，促使氘核燃料發生如式（1）、式（2）的氘氘聚變反應，并釋放大量的快中子。

EAST作為Ⅰ類射線裝置，在開展氘等離子體實驗時除了產生聚變中子外，還存在X、γ射線。其中高溫等離子體中本底熱電子發生薄靶軔致輻射以及雜質離子發生線輻射產生的大量低能X射線（keⅤ量級），受裝置內、外不銹鋼真空室壁的遮擋屏蔽，不會對外圍輻射環境產生影響。當等離子體中的電子受到的電場力大于碰撞阻尼力而被持續加速后成為高能逃逸電子，這部分高能逃逸電子轟擊裝置器壁或孔欄，發生厚靶軔致輻射產生的高能硬X射線（MeⅤ量級），則較易穿透裝置器壁，對外部輻射劑量產生貢獻。此外，高能逃逸電子或高能硬X射線還會與裝置第一壁、雜質等材料發生核相互作用，當能量超過反應閾值時，光中子產生。……