The Joint European Torus performed its second deuterium–tritium (DT) campaign at the end of 2021. This unique opportunity was exploited to carry out the first absolute measurement in a magnetic confinement plasma of the total gamma-ray emission from the DT fusion reaction, namely the less probable (branching ratio ) electromagnetic counterpart of the main neutronic decay channel. A single line of sight gamma-ray spectrometer was employed for this purpose. Numerous challenges had to be addressed in order to pursue the goal: (1) characterise the detector beamline and its detection efficiency in absolute terms, (2) dealing with an extended and non-uniform source, (3) suppress the intense neutron background, (4) handle the high event rate at the detector and (5) discriminate between signal and background in the acquired energy spectrum. This paper describes the procedure adopted for measuring the total DT gamma-ray yield of 96 DT plasma discharges with event rates below hundred kHz. The results were validated through a comparison with the neutron yields provided by the Joint European Torus neutron monitors, revealing an outstanding 0.983 linear correlation. This work proves the feasibility to employ the gamma-ray emission of the DT fusion reaction as a secondary indicator for measuring the fusion power in magnetically confined DT plasmas.
Joint European Torusは、2021年末に2回目の重水素–トリチウム（DT）キャンペーンを実施した。このユニークな機会は、磁場閉じ込めプラズマにおけるDT核融合反応からの全ガンマ線放出、すなわち主要な中性子崩壊チャネルに対する分岐比の小さい電磁対応成分の、初の絶対測定を実施するために活用された。この目的のために、単一の視線を有するガンマ線分光器が用いられた。この目標を追及するには、数多の課題に対処する必要があった：（1）検出器ビームラインとその検出効率を絶対的に特性評価すること、（2）広がりを持ち非一様な線源を扱うこと、（3）強力な中性子バックグラウンドを抑制すること、（4）検出器における高いイベント率を処理すること、（5）取得したエネルギースペクトルにおいて信号とバックグラウンドを識別すること。本論文は、イベント率が100 kHz未満の96回のDTプラズマ放電における全DTガンマ線収量を測定するために採用した手順を述べる。結果は、Joint European Torus中性子モニターによって提供された中性子収量との比較を通じて検証され、優れた0.983の線形相関を示した。この研究は、磁場閉じ込めDTプラズマにおける核融合出力を測定するための二次指標として、DT核融合反応のガンマ線放出を用いることの実現可能性を実証する。