The International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) neutron activation system (NAS) is an essential diagnostic system designed to measure the total neutron yield and the first-wall fluence in the ITER Tokamak. NAS principle is based on the neutron activation of small sample materials placed in the vicinity of the plasma using pneumatic transfer lines. The induced activity in the samples is subsequently measured using a gamma-ray counting station, enabling reconstruction of the total neutron yield. Accurate neutron transport modelling of both the NAS apparatus and the tokamak is essential for reliable measurements. This study systematically quantifies the primary sources of uncertainty in the NAS neutronic model, focusing on the geometric modelling of the NAS irradiation ends and tokamak environment, as well as uncertainties in nuclear data. Results indicate that the NAS can achieve a measurement accuracy of approximately 13% in deuterium–deuterium (DD) plasmas, with the largest uncertainty attributed to the detailed geometry of the diagnostic first-wall (DFW). To address this, in-situ calibration is paramount to identify unforeseen measurement errors and to mitigate the uncertainties in computational models. Utilizing a well-characterized neutron generator for NAS calibration could reduce the neutron yield measurement errors below 8%. These findings underscore the importance of precise modelling and calibration procedures for accurate neutron measurements during ITER’s start of research operation (SRO).
国際熱核融合実験炉(ITER)の中性子放射化システム(NAS)は、ITERトカマクにおける全中性子発生量と第一壁フルエンスを測定するために設計された必須の計測システムである。NASの原理は、空気圧輸送管を用いてプラズマ近傍に配置された小型試料材料の中性子放射化に基づく。試料中の誘導放射能は、その後ガンマ線計数ステーションを用いて測定され、全中性子発生量の再構築を可能にする。NAS装置とトカマクの両方の正確な中性子輸送モデリングは、信頼性の高い測定に不可欠である。本研究は、NAS照射端部とトカマク環境の幾何学的モデリング、ならびに核データの不確かさに焦点を当て、NAS中性子モデルにおける主要な不確かさの発生源を体系的に定量化する。結果は、NASが重水素-重水素(DD)プラズマにおいて約13%の測定精度を達成できることを示し、最大の不確かさは診断用第一壁(DFW)の詳細な幾何形状に起因する。これに対処するには、予期しない測定誤差を特定し、計算モデルの不確かさを軽減するために、その場較正が極めて重要である。十分に特性評価された中性子発生器をNAS較正に利用することで、中性子発生量の測定誤差を8%未満に低減できる可能性がある。これらの知見は、ITERの研究運転開始(SRO)期間中の正確な中性子測定のための、精密なモデリングと較正手順の重要性を強調する。