Ubíhající elektrony v tokamacích a jejich detekce segmentovanými křemíkovými detektory

Abstract

Relativistické ubíhající elektrony (RE) jsou považovány za nebezpečné v prostředí tokamaků, jelikož nesou velké energie, kterou mohou deponovat v komponentách vakuové komory a poškodit je, pokud nejsou udrženy. Proto je nutno studovat mechanizmy generace RE, hledat způsoby, jak potlačit generace RE nebo zmírnit důsledky jejich kontaktu s komorou tokamaku. Hybridní polovodičové detektory přináší do diagnostiky RE řádu možností a výhod, jako dobré energetické, prostorové a časové rozlišení, radiační odolnost a flexibilitu ve měření díky malým rozměrům. Tato práce shrnuje fyzikální základy generace RE, jejich diagnostiky a mitigace. Dále popisuje fyzikální základy polovodičů, jejich vlastnosti a detektory, které na polovodičích jsou založeny. Nakonec uvádí výsledky z měření hybridním polovodičovým detektorem Timepix3 během jedenácté RE kampaně na tokamaku COMPASS.Relativistic runaway electrons (RE) are considered dangerous for the tokamak integrity as they carry significant energy that can be deposited in its chamber components if not confined. Therefore, it is important to study mechanisms of the RE generation, to develop methods, how their generation can be avoided or how their impact can be mitigated. Hybrid semiconductor detectors bring variety of advantages and possibilities to the RE diagnostics. Among them are good energy and spatial resolutions, good radiation hardness, and flexibility in terms of measurements due to their small dimensions. This thesis summarizes physics of the RE generation, methods of diagnostics and mitigation; physics and characteristics of semiconductors and semiconductor detectors. An analysis of measurements conducted with the Timepix3 detector during the 11th RE campaign at the COMPASS tokamak is presented.