Abstract
In view of the planned DT operations at JET, a calibration of the JET neutron monitors at 14 MeV neutron energy is needed using a 14 MeV neutron generator deployed inside the vacuum vessel by the JET remote handling system. The target accuracy of this calibration is 10% as also required by ITER, where a precise neutron yield measurement is important, e.g. for tritium accountancy. To achieve this accuracy, the 14 MeV neutron generator selected as the calibration source has been fully characterised and calibrated prior to the in-vessel calibration of the JET monitors. This paper describes the measurements performed using different types of neutron detectors, spectrometers, calibrated long counters and activation foils which allowed us to obtain the neutron emission rate and the anisotropy of the neutron generator, i.e.The neutron flux and energy spectrum dependence on emission angle, and to derive the absolute emission rate in 4π sr. The use of high resolution diamond spectrometers made it possible to resolve the complex features of the neutron energy spectra resulting from the mixed D/T beam ions reacting with the D/T nuclei present in the neutron generator target. As the neutron generator is not a stable neutron source, several monitoring detectors were attached to it by means of an ad hoc mechanical structure to continuously monitor the neutron emission rate during the in-vessel calibration. These monitoring detectors, two diamond diodes and activation foils, have been calibrated in terms of neutrons/counts within ± 5% total uncertainty. A neutron source routine has been developed, able to produce the neutron spectra resulting from all possible reactions occurring with the D/T ions in the beam impinging on the Ti D/T target. The neutron energy spectra calculated by combining the source routine with a MCNP model of the neutron generator have been validated by the measurements. These numerical tools will be key in analysing the results from the in-vessel calibration and to derive the response of the JET neutron detectors to DT plasma neutrons starting from the response to the generator neutrons, and taking into account all the calibration circumstances.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | 026012 |
| Journal | Nuclear Fusion |
| Volume | 58 |
| Issue number | 2 |
| DOIs | |
| State | Published - Feb 1 2018 |
Funding
This work has been carried out within the framework of the EUROfusion Consortium and has received funding from the Eur-atom research and training programme 2014-2018 under grant agreement No 633053. The views and opinions expressed herein do not necessarily reflect those of the European Commission.
| Funders | Funder number |
|---|---|
| Horizon 2020 Framework Programme | 633053 |
| Horizon 2020 Framework Programme |
Keywords
- Fusion reactor
- Neutron calibration
- Neutron generator
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Dive into the research topics of '14 MeV calibration of JET neutron detectors-phase 1: Calibration and characterization of the neutron source'. Together they form a unique fingerprint.Cite this
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In: Nuclear Fusion, Vol. 58, No. 2, 026012, 01.02.2018.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - 14 MeV calibration of JET neutron detectors-phase 1
T2 - Calibration and characterization of the neutron source
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AU - Naulin, V.
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AU - Nedzelski, I.
AU - Nemtsev, G.
AU - Nespoli, F.
AU - Neto, A.
AU - Neu, R.
AU - Neverov, V. S.
AU - Newman, M.
AU - Nicholls, K. J.
AU - Nicolas, T.
AU - Nielsen, A. H.
AU - Nielsen, P.
AU - Nilsson, E.
AU - Nishijima, D.
AU - Noble, C.
AU - Nocente, M.
AU - Nodwell, D.
AU - Nordlund, K.
AU - Nordman, H.
AU - Nouailletas, R.
AU - Nunes, I.
AU - Oberkofler, M.
AU - Odupitan, T.
AU - Ogawa, M. T.
AU - O’gorman, T.
AU - Okabayashi, M.
AU - Olney, R.
AU - Omolayo, O.
AU - O’mullane, M.
AU - Ongena, J.
AU - Orsitto, F.
AU - Orszagh, J.
AU - Oswuigwe, B. I.
AU - Otin, R.
AU - Owen, A.
AU - Paccagnella, R.
AU - Pace, N.
AU - Pacella, D.
AU - Packer, L. W.
AU - Page, A.
AU - Pajuste, E.
AU - Palazzo, S.
AU - Pamela, S.
AU - Panja, S.
AU - Papp, P.
AU - Paprok, R.
AU - Parail, V.
AU - Park, M.
AU - Diaz, F. Parra
AU - Parsons, M.
AU - Pasqualotto, R.
AU - Patel, A.
AU - Pathak, S.
AU - Paton, D.
AU - Patten, H.
AU - Pau, A.
AU - Pawelec, E.
AU - Soldan, C. Paz
AU - Peackoc, A.
AU - Pearson, I. J.
AU - Pehkonen, S. P.
AU - Peluso, E.
AU - Penot, C.
AU - Pereira, A.
AU - Pereira, R.
AU - Puglia, P. P.Pereira
AU - Perez von Thun, C.
AU - Peruzzo, S.
AU - Peschanyi, S.
AU - Peterka, M.
AU - Petersson, P.
AU - Petravich, G.
AU - Petre, A.
AU - Petrella, N.
AU - Petržilka, V.
AU - Peysson, Y.
AU - Pfefferlé, D.
AU - Philipps, V.
AU - Pillon, M.
AU - Pintsuk, G.
AU - Piovesan, P.
AU - Pires Dos Reis, A.
AU - Piron, L.
AU - Pironti, A.
AU - Pisano, F.
AU - Pitts, R.
AU - Pizzo, F.
AU - Plyusnin, V.
AU - Pomaro, N.
AU - Pompilian, O. G.
AU - Pool, P. J.
AU - Popovichev, S.
AU - Porfiri, M. T.
AU - Porosnicu, C.
AU - Porton, M.
AU - Possnert, G.
AU - Potzel, S.
AU - Powell, T.
AU - Pozzi, J.
AU - Prajapati, V.
AU - Prakash, R.
AU - Prestopino, G.
AU - Price, D.
AU - Price, M.
AU - Price, R.
AU - Prior, P.
AU - Proudfoot, R.
AU - Pucella, G.
AU - Puglia, P.
AU - Puiatti, M. E.
AU - Pulley, D.
AU - Purahoo, K.
AU - Pütterich, Th
AU - Rachlew, E.
AU - Rack, M.
AU - Ragona, R.
AU - Rainford, M. S.J.
AU - Rakha, A.
AU - Ramogida, G.
AU - Ranjan, S.
AU - Rapson, C. J.
AU - Rasmussen, J. J.
AU - Rathod, K.
AU - Rattá, G.
AU - Ratynskaia, S.
AU - Ravera, G.
AU - Rayner, C.
AU - Rebai, M.
AU - Reece, D.
AU - Reed, A.
AU - Réfy, D.
AU - Regan, B.
AU - Regaña, J.
AU - Reich, M.
AU - Reid, N.
AU - Reimold, F.
AU - Reinhart, M.
AU - Reinke, M.
AU - Reiser, D.
AU - Rendell, D.
AU - Reux, C.
AU - Cortes, S. D.A.Reyes
AU - Reynolds, S.
AU - Riccardo, V.
AU - Richardson, N.
AU - Riddle, K.
AU - Rigamonti, D.
AU - Rimini, F. G.
AU - Risner, J.
AU - Riva, M.
AU - Roach, C.
AU - Robins, R. J.
AU - Robinson, S. A.
AU - Robinson, T.
AU - Robson, D. W.
AU - Roccella, R.
AU - Rodionov, R.
AU - Rodrigues, P.
AU - Rodriguez, J.
AU - Rohde, V.
AU - Romanelli, F.
AU - Romanelli, M.
AU - Romanelli, S.
AU - Romazanov, J.
AU - Rowe, S.
AU - Rubel, M.
AU - Rubinacci, G.
AU - Rubino, Giulio
AU - Ruchko, L.
AU - Ruiz, M.
AU - Ruset, C.
AU - Rzadkiewicz, J.
AU - Saarelma, S.
AU - Sabot, R.
AU - Safi, E.
AU - Sagar, P.
AU - Saibene, G.
AU - Saint-Laurent, F.
AU - Salewski, M.
AU - Salmi, A.
AU - Salmon, R.
AU - Salzedas, F.
AU - Samaddar, D.
AU - Samm, U.
AU - Sandiford, D.
AU - Santa, P.
AU - Santala, M. I.K.
AU - Santos, B.
AU - Santucci, A.
AU - Sartori, F.
AU - Sartori, R.
AU - Sauter, O.
AU - Scannell, R.
AU - Schlummer, T.
AU - Schmid, K.
AU - Schmidt, V.
AU - Schmuck, S.
AU - Schneider, M.
AU - Schöpf, K.
AU - Schwörer, D.
AU - Scott, S. D.
AU - Sergienko, G.
AU - Sertoli, M.
AU - Shabbir, A.
AU - Sharapov, S. E.
AU - Shaw, A.
AU - Shaw, R.
AU - Sheikh, H.
AU - Shepherd, A.
AU - Shevelev, A.
AU - Shumack, A.
AU - Sias, G.
AU - Sibbald, M.
AU - Sieglin, B.
AU - Silburn, S.
AU - Silva, A.
AU - Silva, C.
AU - Simmons, P. A.
AU - Simpson, J.
AU - Simpson-Hutchinson, J.
AU - Sinha, A.
AU - Sipilä, S. K.
AU - Sips, A. C.C.
AU - Sirén, P.
AU - Sirinelli, A.
AU - Sjöstrand, H.
AU - Skiba, M.
AU - Skilton, R.
AU - Slabkowska, K.
AU - Slade, B.
AU - Smith, N.
AU - Smith, P. G.
AU - Smith, R.
AU - Smith, T. J.
AU - Smithies, M.
AU - Snoj, L.
AU - Soare, S.
AU - Solano, E. R.
AU - Somers, A.
AU - Sommariva, C.
AU - Sonato, P.
AU - Sopplesa, A.
AU - Sousa, J.
AU - Sozzi, C.
AU - Spagnolo, S.
AU - Spelzini, T.
AU - Spineanu, F.
AU - Stables, G.
AU - Stamatelatos, I.
AU - Stamp, M. F.
AU - Staniec, P.
AU - Stankūnas, G.
AU - Stan-Sion, C.
AU - Stead, M. J.
AU - Stefanikova, E.
AU - Stepanov, I.
AU - Stephen, A. V.
AU - Stephen, M.
AU - Stevens, A.
AU - Stevens, B. D.
AU - Strachan, J.
AU - Strand, P.
AU - Strauss, H. R.
AU - Ström, P.
AU - Stubbs, G.
AU - Studholme, W.
AU - Subba, F.
AU - Summers, H. P.
AU - Svensson, J.
AU - Świderski,
AU - Szabolics, T.
AU - Szawlowski, M.
AU - Szepesi, G.
AU - Suzuki, T. T.
AU - Tál, B.
AU - Tala, T.
AU - Talbot, A. R.
AU - Talebzadeh, S.
AU - Taliercio, C.
AU - Tamain, P.
AU - Tame, C.
AU - Tang, W.
AU - Tardocchi, M.
AU - Taroni, L.
AU - Taylor, D.
AU - Taylor, K. A.
AU - Tegnered, D.
AU - Telesca, G.
AU - Teplova, N.
AU - Terranova, D.
AU - Testa, D.
AU - Tholerus, E.
AU - Thomas, J.
AU - Thomas, J. D.
AU - Thomas, P.
AU - Thompson, A.
AU - Thompson, C. A.
AU - Thompson, V. K.
AU - Thorne, L.
AU - Thornton, A.
AU - Thrysøe, A. S.
AU - Tigwell, P. A.
AU - Tipton, N.
AU - Tiseanu, I.
AU - Tojo, H.
AU - Tokitani, M.
AU - Tolias, P.
AU - Tomeš, M.
AU - Tonner, P.
AU - Towndrow, M.
AU - Trimble, P.
AU - Tripsky, M.
AU - Tsalas, M.
AU - Tsavalas, P.
AU - Jun, D. Tskhakaya
AU - Turner, I.
AU - Turner, M. M.
AU - Turnyanskiy, M.
AU - Tvalashvili, G.
AU - Tyrrell, S. G.J.
AU - Uccello, A.
AU - Ul-Abidin, Z.
AU - Uljanovs, J.
AU - Ulyatt, D.
AU - Urano, H.
AU - Uytdenhouwen, I.
AU - Vadgama, A. P.
AU - Valcarcel, D.
AU - Valentinuzzi, M.
AU - Valisa, M.
AU - Olivares, P. Vallejos
AU - Valovic, M.
AU - Van De Mortel, M.
AU - Eester, D. Van
AU - Renterghem, W. Van
AU - Rooij, G. J.
AU - Varje, J.
AU - Loreti, S.
AU - Vartanian, S.
AU - Vasava, K.
AU - Vasilopoulou, T.
AU - Vega, J.
AU - Verdoolaege, G.
AU - Verhoeven, R.
AU - Verona, C.
AU - Rinati, G. Verona
AU - Veshchev, E.
AU - Vianello, N.
AU - Vicente, J.
AU - Viezzer, E.
AU - Villari, S.
AU - Villone, F.
AU - Vincenzi, P.
AU - Vinyar, I.
AU - Viola, B.
AU - Vitins, A.
AU - Vizvary, Z.
AU - Vlad, M.
AU - Voitsekhovitch, I.
AU - Vondráček, P.
AU - Vora, N.
AU - Vu, T.
AU - Pires de Sa, W. W.
AU - Wakeling, B.
AU - Waldon, C. W.F.
AU - Walkden, N.
AU - Walker, M.
AU - Walker, R.
AU - Walsh, M.
AU - Wang, E.
AU - Wang, N.
AU - Warder, S.
AU - Warren, R. J.
AU - Waterhouse, J.
AU - Watkins, N. W.
AU - Watts, C.
AU - Wauters, T.
AU - Weckmann, A.
AU - Weiland, J.
AU - Weisen, H.
AU - Weiszflog, M.
AU - Wellstood, C.
AU - West, A. T.
AU - Wheatley, M. R.
AU - Whetham, S.
AU - Whitehead, A. M.
AU - Whitehead, B. D.
AU - Widdowson, A. M.
AU - Wiesen, S.
AU - Wilkinson, J.
AU - Williams, J.
AU - Williams, M.
AU - Wilson, A. R.
AU - Wilson, D. J.
AU - Wilson, H. R.
AU - Wilson, J.
AU - Wischmeier, M.
AU - Withenshaw, G.
AU - Withycombe, A.
AU - Witts, D. M.
AU - Wood, D.
AU - Wood, R.
AU - Woodley, C.
AU - Wray, S.
AU - Wright, J.
AU - Wright, J. C.
AU - Wu, J.
AU - Wukitch, S.
AU - Wynn, A.
AU - Xu, T.
AU - Yadikin, D.
AU - Yanling, W.
AU - Yao, L.
AU - Yavorskij, V.
AU - Yoo, M. G.
AU - Young, C.
AU - Young, D.
AU - Young, I. D.
AU - Young, R.
AU - Zacks, J.
AU - Zagorski, R.
AU - Zaitsev, F. S.
AU - Zanino, R.
AU - Zarins, A.
AU - Zastrow, K. D.
AU - Zerbini, M.
AU - Zhang, W.
AU - Zhou, Y.
AU - Zilli, E.
AU - Zoita, V.
AU - Zoletnik, S.
AU - Zychor, I.
N1 - Publisher Copyright: © 2017 EURATOM.
PY - 2018/2/1
Y1 - 2018/2/1
N2 - In view of the planned DT operations at JET, a calibration of the JET neutron monitors at 14 MeV neutron energy is needed using a 14 MeV neutron generator deployed inside the vacuum vessel by the JET remote handling system. The target accuracy of this calibration is 10% as also required by ITER, where a precise neutron yield measurement is important, e.g. for tritium accountancy. To achieve this accuracy, the 14 MeV neutron generator selected as the calibration source has been fully characterised and calibrated prior to the in-vessel calibration of the JET monitors. This paper describes the measurements performed using different types of neutron detectors, spectrometers, calibrated long counters and activation foils which allowed us to obtain the neutron emission rate and the anisotropy of the neutron generator, i.e.The neutron flux and energy spectrum dependence on emission angle, and to derive the absolute emission rate in 4π sr. The use of high resolution diamond spectrometers made it possible to resolve the complex features of the neutron energy spectra resulting from the mixed D/T beam ions reacting with the D/T nuclei present in the neutron generator target. As the neutron generator is not a stable neutron source, several monitoring detectors were attached to it by means of an ad hoc mechanical structure to continuously monitor the neutron emission rate during the in-vessel calibration. These monitoring detectors, two diamond diodes and activation foils, have been calibrated in terms of neutrons/counts within ± 5% total uncertainty. A neutron source routine has been developed, able to produce the neutron spectra resulting from all possible reactions occurring with the D/T ions in the beam impinging on the Ti D/T target. The neutron energy spectra calculated by combining the source routine with a MCNP model of the neutron generator have been validated by the measurements. These numerical tools will be key in analysing the results from the in-vessel calibration and to derive the response of the JET neutron detectors to DT plasma neutrons starting from the response to the generator neutrons, and taking into account all the calibration circumstances.
AB - In view of the planned DT operations at JET, a calibration of the JET neutron monitors at 14 MeV neutron energy is needed using a 14 MeV neutron generator deployed inside the vacuum vessel by the JET remote handling system. The target accuracy of this calibration is 10% as also required by ITER, where a precise neutron yield measurement is important, e.g. for tritium accountancy. To achieve this accuracy, the 14 MeV neutron generator selected as the calibration source has been fully characterised and calibrated prior to the in-vessel calibration of the JET monitors. This paper describes the measurements performed using different types of neutron detectors, spectrometers, calibrated long counters and activation foils which allowed us to obtain the neutron emission rate and the anisotropy of the neutron generator, i.e.The neutron flux and energy spectrum dependence on emission angle, and to derive the absolute emission rate in 4π sr. The use of high resolution diamond spectrometers made it possible to resolve the complex features of the neutron energy spectra resulting from the mixed D/T beam ions reacting with the D/T nuclei present in the neutron generator target. As the neutron generator is not a stable neutron source, several monitoring detectors were attached to it by means of an ad hoc mechanical structure to continuously monitor the neutron emission rate during the in-vessel calibration. These monitoring detectors, two diamond diodes and activation foils, have been calibrated in terms of neutrons/counts within ± 5% total uncertainty. A neutron source routine has been developed, able to produce the neutron spectra resulting from all possible reactions occurring with the D/T ions in the beam impinging on the Ti D/T target. The neutron energy spectra calculated by combining the source routine with a MCNP model of the neutron generator have been validated by the measurements. These numerical tools will be key in analysing the results from the in-vessel calibration and to derive the response of the JET neutron detectors to DT plasma neutrons starting from the response to the generator neutrons, and taking into account all the calibration circumstances.
KW - Fusion reactor
KW - Neutron calibration
KW - Neutron generator
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85040677727&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1088/1741-4326/aa98f6
DO - 10.1088/1741-4326/aa98f6
M3 - Article
AN - SCOPUS:85040677727
SN - 0029-5515
VL - 58
JO - Nuclear Fusion
JF - Nuclear Fusion
IS - 2
M1 - 026012
ER -