吴 斌，杨 振，吴欣扬，陈玉庆，李 军，谢远来，胡纯栋

(1.中国科学院等离子体物理研究所，安徽 合肥 230031； 2.安徽省合肥市第九中学，安徽 合肥 230001)

聚变能是最具希望解决人类未来能源需求的终极能源，托卡马克磁约束聚变装置则最有可能实现聚变能商业应用。在托卡马克装置运行期间，高温聚变等离子体会产生大量的聚变中子、 γ射线以及高能硬 X 射线辐射，确保周边环境和人员的电离辐射安全是聚变能开发研究中的重要环节。全超导非圆截面托卡马克装置(experimental advanced superconducting tokamak, EAST )是我国独立设计、建造，并于2005年成功投入实验运行[1-3]。主要开展氘等离子体放电实验，每年运行4～6个月。采用脉冲放电运行模式，每个脉冲持续时间约10 s(长脉冲运行模式已超过400 s)，每天约进行100次脉冲放电实验。除托卡马克装置本身欧姆场加热外，已建成的辅助加热系统还包括低杂波(lower hybrid wave, LHW,源功率10 MW)、离子回旋(ion cyclotron resonance heating, ICRH, 源功率12 MW)、电子回旋共振(electron cyclotron resonance heating, ECRH,源功率1 MW)和中性束注入(neutral beam injector, NBI,源功率8 MW)加热系统,已实现等离子体电子温度超过一亿度，密度大于5.0×1019m-3，以及100 s以上的高约束模放电。

EAST 装置放电运行时会有多种射线产生。在高功率 NBI 注入加热情况下， D-D聚变中子产额已超过1.0×1014s-1。在低密度、逃逸以及放电破裂时，高能逃逸电子会与装置器壁发生厚靶韧致辐射，产生能量高达10 MeV以上的硬X射线。高能硬X射线与装置结构材料发生光核反应，也会产生大量的光致中子。除了高温等离子体内部核反应过程产生的γ射线外，中子在输运过程中与外围结构材料发生非弹性散射或俘获反应也会产生大量的γ射线。……