デジタル信号処理を利用した核融合中性子プロファイルの高速計測システムの開発

Development of fast measurement system of neutron emission profiles using digital signal processing technique

石川 正男; 糸賀 俊朗*; 奥地 俊夫*; Nakhostin, M.*; 馬場 護*; 篠原 孝司; 林 孝夫; 助川 篤彦; 西谷 健夫

Ishikawa, Masao; Itoga, Toshio*; Okuji, Toshio*; Nakhostin, M.*; Baba, Mamoru*; Shinohara, Koji; Hayashi, Takao; Sukegawa, Atsuhiko; Nishitani, Takeo

JT-60Uでは、スチルベン中性子検出器(SND)を使用して、中性子発生分布計測を行ってきた。しかし、SNDは中性子と線との弁別機能に優れた特徴を有する反面、内蔵されたアナログ回路が律速となり、最大計数率は10cpsに制限されていた。このため、統計誤差が大きく、高速計測は困難であった。この問題を克服するために、Flash-ADCを利用したデジタル信号処理(DSP)システムの開発を行った。本DSPシステムでは、検出器のアノード信号を直接デジタル化して保存し、その後、ソフトウェアを用いて中性子と線との弁別を行うことによって、中性子を計測する。本DSPシステムをJT-60Uでの中性子計測に適用した結果、約10cpsに至るまで計数率が飽和せずに中性子の計測を行うことに成功した。

Line-integrated neutron emission profiles are routinely measured using Stilbene neuron detectors (SNDs) in JT-60U tokamak. Although the SND has excellent pulse shape discrimination (PSD) property between neutrons and rays, the maximum count rate is limited up to 10 cps due to its analog circuit. To overcome this issue, a digital signal processing (DSP) system using a flash ADC has been developed. In this system, anode signals from the photomultiplier of the SND are directory stored and digitized in the Flash ADC. Then, the PSD is performed using software. The DSP system has been installed in JT-60U and started to measure neutrons in deuterium experiments. As a result, it is confirmed that the DSP system is successfully measured neutron fluxes with count rate up to 10 cps.