Cenu děkana za dizertační práci získal dr. Jakub Cikhardt z katedry fyziky

Dne 9. května udělil prof. Pavel Ripka Cenu děkana za dizertační práci. Ocenění získal Ing. Jakub Cikhardt, Ph.D. z katedry fyziky za studii „High Energy Density Plasma Diagnostics Using Neutron and Gamma Detectors“. Školitem byl doc. Ing. Daniel Klír, Ph.D. z téže katedry.


dizertační práce / PhD thesis: Ing. Jakub Cikhardt, Ph.D.: High Energy Density Plasma Diagnostics Using Neutron and Gamma Detectors
školitel / advisor: doc. Ing. Daniel Klír, Ph.D., katedra fyziky / Department of Physics

Abstrakt:
Deuteriové Z-pinče jsou účinnými zdroji měkkého a tvrdého rentgenového záření, rychlých iontů a neutronů. Mnoho jevů spojených s urychlováním iontů a produkcí neutronů na Z-pinčích není stále objasněno. Detailní porozumění těmto jevům může být důležité i v řadě jiných oborů. Proto jsou tyto jevy zkoumány ve společných česko-ruských experimentech na terawattovém zařízení GIT-12 s výstupním napětím generátoru 600 kV a proudem v době stagnace 3 MA. Tyto experimenty jsou zajímavé, nebot’ použitím nové experimentální zátěže tvořené deuteriovým „gas-puffem“ obklopeným vnější vrstvou plazmatu bylo dosaženo významného zvýšení neutronového zisku z řádu 1011 na řád 1012. Takto poměrně vysoké neutronové zisky byly dříve pozorovány jen na zařízeních s mnohem vyšším maximem proudu, jako je například zařízení Saturn s maximem proudu okolo 10 MA. Současně byly v našich experimentech pozorovány vodíkové ionty s energií převyšující 38 MeV. Uvedené experimentální výsledky jsou na zařízení s výše zmíněným maximálním proudem a napětím unikátní.
Tato doktorská práce je zaměřena na diagnostiku z-pinčového plazmatu pomocí neutronových detektorů a interpretaci experimentálních výsledků. V těchto experimentech je nezbytná precizní neutronová diagnostika, nebot’ vzniklé neutronové impulzy v sobě nesou informaci o deuteronech jejichž reakcí neutrony vznikly. V této doktorské práci je důkladně popsána rozsáhlá soustava neutronové diagnostiky, která je tvořena detektory založenými na nezávislých principech detekce: neutronové bublinkové detektory, scintilační neutronové detektory doby letu, aktivační diagnostika s moderací neutronů (detektor založený na aktivaci stříbra) a rychlá neutronová aktivační diagnostika s energetickým prahem. Tato soustava neutronové diagnostiky byla použita k určení neutronových zisků, energetického spektra a neutronových toků v různých vzdálenostech a směrech. V práci je rovněž diskutován vliv neutronů jiného původu než z dd reakce.
Abstract:
Deuterium Z-pinches are efficient sources of pulsed soft and hard x-rays, fast ions, and neutrons. Many phenomena related to an acceleration of ions and neutron production on the Z-pinches have not yet been explained. Detailed understanding of these phenomena could be multidisciplinary important. Therefore, these phenomena are investigated in joint Czech-Russian experiments on the terawatt class GIT-12 device with the generator output voltage of 600 kV and current at stagnation of about 3 MA. These experiments are interesting since by using the novel experimental load composed of the deuterium gas-puff with outer plasma shell, the neutron yields were significantly increased from the order of 1011 to the order of 1012. Such relatively high neutron yields were earlier observed on the devices with significantly higher current as the Saturn generator with the pulsed current of about 10 MA. At the same time, in our experiments, hydrogen ions with an energy above 38 MeV were detected. Such results are unique in experiments on the generator with the above- mentioned maximum current and voltage.
The work reported in this thesis is focused on the diagnostics of Z-pinch plasma by neutron detectors and interpretation of the experimental results. The precise neutron diagnostics is in our experiments necessary because the produced neutron pulses carry the information about the deuterons which produced them. In this thesis, the extensive neutron detection system is presented. This system is based on several principally independent methods: neutron bubble detectors, scintillation neutron time-of-flight diagnostics, neutron activation diagnostics with the modera- tor (silver activation counter), and fast neutron activation diagnostics with various energy threshold. This diagnostic system was used to evaluate neutron yields, energy spectrum, and neutron fluences at different distances and directions. The influence of non-dd neutrons on the experimental results is discussed.
zdroj/source: https://dspace.cvut.cz/handle/10467/73525
Za obsah odpovídá: