Настоящая работа посвящена применению сцинтилляционного детектора LaBr3(Ce) для диагностики ускоренных электронов в плазме токамака. Актуальность работы заключается в том, что диагностика ускоренных электронов позволяет обеспечить безопасную работу токамаков, особенно больших установок, таких как ИТЭР. Кроме того, данный метод дает информацию о поведении компонентов плазмы в камере токамака. Проведен литературный обзор работ по механизмам образования ускоренных электронов в плазме токамака, по методам спектроскопии жесткого рентгеновского излучения, а так же были изучены свойства сцинтилляционного кристалла LaBr3(Ce) и методы восстановления энергетических распределений ускоренных электронов. Разработана экспериментальная установка на основе детектора LaBr3(Ce) для регистрации жесткого рентгеновского излучения, образующегося в результате торможения ускоренных электронов на конструкционных элементах камеры токамака. Для апробации экспериментальной установки проведены расчеты с использованием кода Монте-Карло (MCNP) функции отклика детектора с кристаллом LaBr3(Ce) Ø25×76 мм на моноэнергетичное гамма-излучение и применена процедура восстановления энергетического распределения гамма-излучения точечных радиоактивных источников. Были проведены измерения спектров жесткого рентгеновского излучения из плазмы токамака ФТ-2. По измеренным спектрам тормозного излучения были восстановлены энергетические распределения убегающих электронов, выходящих на полоидальный лимитер камеры токамака ФТ-2.

This paper deals with the application of a detector with a scintillation crystal LaBr3(Ce) for diagnostics of runaway electrons in a tokamak plasma. Actuality of the work is in the fact that the diagnostics of runaway electrons ensures safe operation of tokamaks, particularly of large tokamak facilities, such as ITER. Furthermore, this method provides information about the behavior of plasma components in the tokamak chamber. A review of scientific publications on the mechanisms of runaway electron generation in a tokamak plasma and methods of hard X-ray (HXR) spectroscopy has been carried out. Also, the properties of the scintillation crystal LaBr3(Ce) and techniques of reconstructing the runaway electron energy distributions were investigated. An experimental setup for HXR measurements in the conditions of hot plasma experiment has been designed. The experimental setup based on LaBr3(Ce) detector for registration of hard X-ray radiation produced by runaway electrons decelerating in the construction elements of the tokamak chamber. For testing the experimental setup response functions jf the LaBr3(Ce) Ø25×76 mm detector for monoenergetic gamma-rays have been simulated with Monte-Carlo code (MCNP) and a procedure of reconstruction of gamma-ray energy distributions from point radioactive sources was applied. Measurements of hard-X radiation from the plasma of the FT-2 tokamak were carried out. Energy distributions of the runaway electrons outgoing onto the poloidal limiter of the tokamak chamber were reconstructed from the measured bremsstrahlung spectra.