Features of the Fiber Optics Application in Iter

Abstract

Кварцевое оптоволокно имеет высокое светопропускание в видимом диапазоне спектра и широко используется в современных термоядерных установках для передачи света из плазмы к детекторам. Как правило, для этой цели применяют волокно типа кварц-кварц-полимер с сердцевиной из чистого кварца и фторсодержащей наплавкой. В статье рассматриваются проблемы, которые могут возникать при эксплуатации волоконной оптики в составе диагностики плазмы в ИТЭР. Приведены результаты расчётов нейтронных потоков и их спектров в месте возможного размещения оптоволоконных коллекторов в ИТЭР. Сделаны оценки нейтронных флюенсов, которые будут набраны коллекторами за время их работы в ИТЭР. Для анализа проблем радиа-ционной стойкости оптоволокна привлечены результаты радиационных испытаний оптических волокон в ядерном реакторе и на 14 МэВ генераторе нейтронов. На основе анализа результатов радиационных испытаний и нейтронных расчётов сделан вы-вод о необходимости использования в ИТЭР кварцевого волокна с высокой радиационной стойкостью. Оптоволоконные кол-лекторы рекомендовано размещать за первой биозащитой в «ячейке порта» ИТЭР, где поток нейтронов из плазмы ослаблен до величины порядка 10 7 н/(с•см 2 ). Сделано заключение о возможности применения современного оптоволокна в составе оптиче-ских диагностик плазмы (в спектральном диапазоне 450-700 нм), при этом оптоволокно способно выдержать радиационные нагрузки, возникающие в процессе всего периода работы ИТЭР.Ключевые слова: диагностика плазмы, оптоволокно, радиационная стойкость, ИТЭР. The silica-based optical fibers have high transmission in the visible range and they are widely used for transmitting light from plasma to detectors in the modern fusion devices. The pure silica-core/F-doped silica-clad fibers are the most used for plasma diagnostics. The possible problems of the fiber optics in ITER application are discussed in the paper. The estimates of the neutron spectra, fluxes and fluences throughout the ITER lifetime at the presumed fiber bundle location are given. A brief review is presented for the irradiation tests of the optical fibers in the fission reactors and at the 14 MeV neutron generator. The analysis of the irradiation tests and the neutron calculations shows necessity to use the modern silica fibers with high radiation resistance in ITER. The fiber bundles are recommended to be placed in the Port Cell behind the bioshield where the neutron flux from the plasma is attenuated to a value of ~10 7 n/(s•cm 2 ). It is concluded that radiation resistance of the modern optical fibers provides the opportunity for their application (in the spectral range of 450-700 nm) during the whole ITER lifetime. FEATURES OF THE FIBER OPTICS APPLICATION IN ITER