Neutron spectroscopy measurements of 14 MeV neutrons at unprecedented energy resolution and implications for deuterium-tritium fusion plasma diagnostics

Rigamonti D.; Giacomelli L.; Gorini G.; Nocente M.; Rebai M.; Tardocchi M.; Angelone M.; Batistoni P.; Cufar A.; Ghani Z.; Jednorog S.; Klix A.; Laszynska E.; Loreti S.; Pillon M.; Popovichev S.; Roberts N.; Thomas D.; Alfier A.; Alkseev A.; Ash A.; Loving A. B.; Baciero A.; Baker A.; Baron Wiechec A.; Batista A.; Becoulet A.; Bisoffi A.; Boboc A.; Botrugno A.; Brett A.; Broslawski A.; Burckhart A.; Buscarino A.; Busse A.; Sips A. C. C.; Cardinali A.; Cenedese A.; Chankin A.; Cobalt A.; Cullen A.; Czarnecka A.; de Castro A.; Di Siena A.; Drenik A.; Ekedahl A.; Fanni A.; Fasoli A.; Fernades A.; Field A.; Figueiredo A.; Fil A.; Formisano A.; Meigs A. G.; Garcia-Carrasco A.; Goodyear A.; Goussarov A.; Nielsen A. H.; Hagar A.; Hakola A.; Hjalmarsson A.; Hollingsworth A.; Hubbard A.; Huber A.; Capel A. J.; Jardin A.; Jarvinen A.; Kallenbach A.; Kantor A.; Kappatou A.; Kinch A.; Kirk A.; Kirschner A.; Krasilnikov A.; Krivska A.; Kukushkin A.; Kundu A.; Lahtinen A.; Laing A.; Lasa A.; Lawson A.; Lazaros A.; Lescinskis A.; Loarte A.; Lukin A.; Lunniss A.; Lyssoivan A.; Edwards A. M.; Hynes A. M.; Whitehead A. M.; Widdowson A. M.; Malaquias A.; Malizia A.; Manning A.; Manzanares A.; Martin A.; Martin de Aguilera A.; Masiello A.; Meakins A.; Messiaen A.; Murari A.; Muraro A.; Neto A.; Owen A.; Vadgama A. P.; Page A.; Patel A.; Pau A.; Peackoc A.; Pereira A.; Petre A.; Pires dos Reis A.; Pironti A.; Horton A. R.; Talbot A. R.; Wilson A. R.; Rakha A.; Reed A.; Couchman A. S.; Jacobsen A. S.; Thrysoe A. S.; Salmi A.; Santucci A.; Shaw A.; Shepherd A.; Shevelev A.; Shumack A.; Silva A.; Sinha A.; Sirinelli A.; Somers A.; Sopplesa A.; Stevens A.; West A. T.; Thompson A.; Thornton A.; Uccello A.; Vitins A.; Morris A. W.; Weckmann A.; Withycombe A.; Wynn A.; Zarins A.; Aqsa Shabbir B.; Alper B.; Carvalho B. B.; Bauvir B.; Bazylev B.; Beckett B.; Bieg B.; Breizman B.; Cannas B.; Stevens B. D.; Whitehead B. D.; Ding B.; Esposito B.; Evans B.; Geiger B.; Goncalves B.; Graham B.; Grierson B.; Kos B.; Lipschultz B.; Lomanowski B.; Magesh B.; Duval B. P.; Regan B.; Santos B.; Sieglin B.; Slade B.; Tal B.; Viola B.; Wakeling B.; Thompson C. -A.; Marren C. A.; Angioni C.; Appelbee C.; Ayres C.; Besliu C.; Bjorkas C.; Bottereau C.; Bourdelle C.; Bower C.; Bowman C.; Boyd C.; Castaldo C.; Clements C.; Corradino C.; Challis C. D.; Day C.; Di Troia C.; Fleming C.; Elsmore C. G.; Gil C.; Giroud C.; Grisolia C.; Guerard C.; Guillemaut C.; Gurl C.; Hogben C. H. A.; Hamlyn-Harris C.; Harrington C.; Hellesen C.; Hidalgo C.; Rapson C. J.; Jeong C.; Kennedy C.; King C.; Klepper C.; Hunter C. L.; Lane C.; Lowry C.; Luna C.; Maggi C.; Marchetto C.; Mazzotta C.; Grundy C. N.; Noble C.; Lungu C. P.; Paz Soldan C.; Penot C.; Perez von Thun C.; Porosnicu C.; Rayner C.; Reux C.; Roach C.; Ruset C.; Chang C. S.; Gibson C. S.; Silva C.; Sommariva C.; Sozzi C.; Stan-Sion C.; Taliercio C.; Tame C.; Verona C.; Waldon C. W. F.; Watts C.; Wellstood C.; Woodley C.; Young C.; Linsmeier C.; Homfray D. A.; Alegre D.; Baiao D.; Barnes D.; Borba D.; Borodin D.; Campling D. C.; Carralero D.; Chandra D.; Ciric D.; Clatworthy D.; Conka D.; Coombs D.; Cooper D.; Coster D.; Croft D.; Darrow D.; Douai D.; Dunai D.; Esteve D.; Gear D. F.; Fagan D.; Falie D.; Flammini D.; Frigione D.; Fuller D.; Galassi D.; Gallart D.; Gin D.; Grist D.; Guard D.; Harting D.; Hepple D.; Hillis D.; Iglesias D.; Kinna D. J.; Wilson D. J.; Karkinsky D.; Kenny D.; King D.; Kogut D.; Keeling D. L.; Leichtle D.; Witts D. M.; Marocco D.; Mazon D.; McDonald D.; Middleton-Gear D.; Molina D.; Moulton D.; Nishijima D.; Nodwell D.; Brown D. P. D.; Pacella D.; Paton D.; Pfefferle D.; Price D.; Pulley D.; Hatch D. R.; Reece D.; Refy D.; Reiser D.; Rendell D.; Samaddar D.; Sandiford D.; Schworer D.; Taylor D.; Tegnered D.; Terranova D.; Testa D.; Tskhakaya Jun D.; Ulyatt D.; Valcarcel D.; Van Eester D.; Robson D. W.; Wood D.; Yadikin D.; Young D.; Alessi E.; Alves E.; Andersson Sunden E.; Belonohy E.; Bruno E.; Cecil E.; Clark E.; de la Cal E.; de la Luna E.; Delabie E.; Fortuna-Zalesna E.; Highcock E. G.; Gauthier E.; Giovannozzi E.; Hodille E.; Joffrin E.; Khilkevich E.; Kowalska-Strzeciwilk E.; Lazzaro E.; Lerche E.; Letellier E.; Militello-Asp E.; Nardon E.; Nilsson E.; Pajuste E.; Pawelec E.; Peluso E.; Solano E. R.; Rachlew E.; Safi E.; Stefanikova E.; Tholerus E.; Veshchev E.; Viezzer E.; Wang E.; Zilli E.; Auriemma F.; Belli F.; Binda F.; Bonelli F.; Causa F.; Clairet F.; Crisanti F.; Degli Agostini F.; Di Maio F.; Durodie F.; Eriksson F.; Rimini F. G.; Hasenbeck F.; Imbeaux F.; Casson F. J.; Martinez F. J.; Jaulmes F.; Koechl F.; Leipold F.; Maviglia F.; Medina F.; Militello F.; Mink F.; Moro F.; Nabais F.; Nespoli F.; Orsitto F.; Keenan F. P.; Parra Diaz F.; Pisano F.; Pizzo F.; Reimold F.; Romanelli F.; Griph F. S.; Zaitsev F. S.; Saint-Laurent F.; Salzedas F.; Sartori F.; Spineanu F.; Subba F.; Villone F.; Ambrosino G.; Bodnar G.; Calabro G.; Chitarin G.; Ciraolo G.; Corrigan G.; Croci G.; Cseh G.; Ewart G. D.; De Masi G.; De Temmerman G.; De Tommasi G.; Evans G. E.; Ericsson G.; Evison G.; Matthews G. F.; Gervasini G.; Giruzzi G.; Hermon G.; van Rooij G. J.; Jones G.; Kaveney G.; Kizane G.; Kocsis G.; Liu G.; Hogeweij G. M. D.; Meisl G.; Miloshevsky G.; Nemtsev G.; Petravich G.; Pintsuk G.; Possnert G.; Prestopino G.; Pucella G.; Ramogida G.; Ratta G.; Ravera G.; Rubinacci G.; Rubino G.; Saibene G.; Sergienko G.; Sias G.; Stables G.; Stankunas G.; Stubbs G.; Szepesi G.; Huijsmans G. T. A.; Tvalashvili G.; Verona Rinati G.; Withenshaw G.; Verdoolaege G.; Telesca G.; Hornung G.; Arnichand H.; Bergsaker H.; Bufferand H.; Dabirikhah H.; Doerk H.; Fernandes H.; Esser H. G.; Greuner H.; Utoh H. H.; Boyer H. J.; Leggate H. J.; Maier H.; Meyer H.; Nordman H.; Summers H. P.; Patten H.; Koslowski H. R.; Strauss H. R.; Wilson H. R.; Kim H. S.; Sheikh H.; Sjostrand H.; Kim H. T.; Lambertz H. T.; Tojo H.; Urano H.; Weisen H.; Balboa I.; Bolshakova I.; Borodkina I.; Bykov I.; Calvo I.; Carvalho I.; Coffey I.; Duran I.; Jenkins I.; Jepu I.; Karnowska I.; Kodeli I.; Ksiazek I.; Lengar I.; Lupelli I.; Monakhov I.; Nedzelski I.; Nunes I.; Oswuigwe I.; Stamatelatos I.; Stepanov I.; Tiseanu I.; Turner I.; Uytdenhouwen I.; Vinyar I.; Voitsekhovitch I.; Young I. D.; Day I. E.; Coffey I. H.; Ivanova-Stanik I.; Pearson I. J.; Merrigan I. R.; Chapman I. T.; Zychor I.; Gardarein J. L.; Fessey J. A.; Girardo J. B.; Beal J.; Bernardo J.; Bielecki J.; Blackburn J.; Boom J.; Booth J.; Bucalossi J.; Buch J.; Buchanan J.; Byrne J.; Giacalone J. C.; Wright J. C.; Cane J.; Caumont J.; Citrin J.; Dankowski J.; Deane J.; Denis J.; Edmond J.; Edwards J.; Eriksson J.; Ferreira J.; Figueiredo J.; Flanagan J.; Fyvie J.; Galdon-Quiroga J.; Gallagher J.; Garcia J.; Godwin J.; Goff J.; Grzonka J.; Ahn J. H.; Harrison J.; Hawes J.; Hawkins J.; Hillairet J.; Hillesheim J.; Hobirk J.; Horacek J.; Lovell J. J.; Rasmussen J. J.; Jansons J.; Kaniewski J.; Karhunen J.; Keep J.; Kent J.; de Pablos J. L.; Lapins J.; Leddy J.; Lehmann J.; Linke J.; Lonnroth J.; Lopez-Razola J.; Bradshaw J. M. A.; Faustin J. M.; Fontdecaba J. M.; Lopez J. M.; Mailloux J.; McKehon J.; Miettunen J.; Mlynar J.; Morris J.; Ongena J.; Orszagh J.; Coad J. P.; Graves J. P.; Bizarro J. P. S.; Pozzi J.; Last J. R.; Martin-Solis J. R.; Regana J.; Risner J.; Rodriguez J.; Romazanov J.; Rzadkiewicz J.; Simpson J.; Simpson-Hutchinson J.; Sousa J.; Strachan J.; Svensson J.; Thomas J.; Uljanovs J.; Varje J.; Vega J.; Vicente J.; Banks J. W.; Coenen J. W.; Waterhouse J.; Weiland J.; Wilkinson J.; Williams J.; Wilson J.; Wright J.; Wu J.; Zacks J.; Johnston J.; Taylor K. A.; Bell K.; Blackman K.; Cave-Ayland K.; Lawson K. D.; Zastrow K. D.; Deakin K.; Dylst K.; Fenton K.; Flinders K.; McClements K. G.; Gal K.; Galazka K.; Hammond K.; Heinola K.; Hizanidis K.; Nicholls K. J.; Hoshino K. K.; Kamiya K.; Kirov K.; Krieger K.; Aggarwal K. M.; Maczewa K.; Mergia K.; Nordlund K.; Purahoo K.; Rathod K.; Riddle K.; Schmid K.; Schoepf K.; Slabkowska K.; Vasava K.; Crombe K.; Aho-Mantila L.; Amicucci L.; Appel L.; Avotina L.; Barrera Orte L.; Baylor L.; Bertalot L.; Carraro L.; Colas L.; Horton L. D.; Fazendeiro L.; Fittill L.; Forsythe L.; Fortuna L.; Frassinetti L.; Eriksson L. G.; Garzotti L.; Gil L.; Horvath L.; Hackett L. J.; Joita L.; Kogan L.; Laguardia L.; Li L.; Marot L.; Meneses L.; Moreira L.; Moser L.; Piron L.; Ruchko L.; Snoj L.; Swiderski L.; Taroni L.; Thorne L.; Packer L. W.; Yao L.; Barnard M. A.; Buckley M. A.; Abhangi M.; Afzal M.; Airila M.; Allinson M.; Anghel M.; Ariola M.; Bacharis M.; Balden M.; Barnes M.; Baruzzo M.; Bassan M.; Beckers M.; Beldishevski M.; Bellinger M.; Bernert M.; Berry M.; Beurskens M.; Bigi M.; Bowden M.; Brix M.; Brombin M.; Brown M.; Bulman M.; Carr M.; Cavinato M.; Cecconello M.; Chandler M.; Chernyshova M.; Clark M.; Cleverly M.; Curuia M.; Axton M. D.; Bright M. D. J.; De Bock M.; Dunne M.; Graham M. E.; Manso M. E.; Puiatti M. E.; Enachescu M.; Nave M. F. F.; Stamp M. F.; Faitsch M.; Firdaouss M.; Fitzgerald M.; Fortune M.; Frasca M.; Freisinger M.; O'Mullane M. G.; Yoo M. G.; Garcia-Munoz M.; Gelfusa M.; Gethins M.; Ghate M.; Gherendi M.; Goniche M.; Goodliffe M.; Gosk M.; Groth M.; Halitovs M.; Henderson M.; Hill M.; Hughes M.; Santala M. I. K.; Imrisek M.; Incelli M.; Irishkin M.; Stead M. J.; Kaufman M.; Kempenaars M.; Koeppen M.; Koubiti M.; Kovari M.; Kresina M.; Mayoral M. L.; Lehnen M.; Lennholm M.; Leyland M.; Lungaroni M.; Lungu M.; Turner M. M.; Mantsinen M.; Marinelli M.; Marinucci M.; Maslov M.; Mattei M.; Mayer M.; Medland M.; Moneti M.; Newman M.; O'Mullane M.; Oberkofler M.; Okabayashi M.; Cox M. P.; Park M.; Parsons M.; Peterka M.; Porton M.; Price M.; Hough M. R.; Wheatley M. R.; Rack M.; Reich M.; Reinhart M.; Reinke M.; Riva M.; Romanelli M.; Rubel M.; Ruiz M.; Rainford M. S. J.; Salewski M.; Schneider M.; Sertoli M.; Sibbald M.; Skiba M.; Smithies M.; Stephen M.; Szawlowski M.; Ogawa M. T.; Porfiri M. T.; Tokitani M.; Tomes M.; Towndrow M.; Tripsky M.; Tsalas M.; Turnyanskiy M.; Valentinuzzi M.; Valisa M.; Valovic M.; Van De Mortel M.; Vlad M.; Walker M.; Walsh M.; Weiszflog M.; Williams M.; Wischmeier M.; Zerbini M.; Benterman N. A.; Aiba N.; Ashikawa N.; Balshaw N.; Bekris N.; Ben Ayed N.; Bonanomi N.; Bulmer N.; Hawkes N. C.; Catarino N.; Conway N.; Cruz N.; den Harder N.; Dzysiuk N.; Fawlk N.; Fedorczak N.; Fonnesu N.; Grazier N.; Hayter N.; Imazawa N.; Butler N. K.; Krawczyk N.; Lam N.; Macdonald N.; Marcenko N.; Pace N.; Petrella N.; Pomaro N.; Green N. R.; Reid N.; Richardson N.; Smith N.; Teplova N.; Tipton N.; Vianello N.; Vora N.; Watkins N. W.; Walkden N.; Wang N.; Asunta O.; Bogar O.; Davies O.; Fevrier O.; Ficker O.; Pompilian O. G.; Kwon O. J.; Marchuk O.; McCormack O.; Hemming O. N.; Kent O. N.; Omolayo O.; Sauter O.; Coates P. A.; McCullen P. A.; Simmons P. A.; Tigwell P. A.; Abreu P.; Aleynikov P.; Arena P.; Bilkova P.; Blanchard P.; Blatchford P.; Boulting P.; Bunting P.; Buratti P.; Cahyna P.; Camp P.; Carman P.; Carvalho P.; Brennan P. D.; Dalgliesh P.; de Vries P.; Denner P.; Devynck P.; Dinca P.; Drewelow P.; Drews P.; Dumortier P.; Dutta P.; Finburg P.; Smith P. G.; Gaudio P.; Gohil P.; Grazier P.; Hawkins P.; Hertout P.; Huynh P.; Card P. J.; Howarth P. J.; Heesterman P. J. L.; Lomas P. J.; McCarthy P. J.; Pool P. J.; Jacquet P.; Knight P.; Leichuer P.; Macheta P.; Maget P.; Manas P.; Mantica P.; Nielsen P.; Pereira Puglia P. P.; Papp P.; Petersson P.; Piovesan P.; Prior P.; Puglia P.; Rodrigues P.; Beaumont P. S.; Sagar P.; Santa P.; Siren P.; Sonato P.; Staniec P.; Strand P.; Strom P.; Doyle P. T.; Lang P. T.; Tamain P.; Thomas P.; Tolias P.; Tonner P.; Trimble P.; Tsavalas P.; Vallejos Olivares P.; Vincenzi P.; Vondracek P.; Haydon P. W.; Duckworth P.; Maquet P.; Mertens P.; Albanese R.; Ambrosino R.; Bament R.; Barnsley R.; Bastow R.; Baughan R.; Bravanec R.; Budny R.; Felton R. C.; Lobel R. C.; Meadows R. C.; Cavazzana R.; Cesario R.; Clarkson R.; Coelho R.; Craven R.; Crowe R.; D'Inca R.; Dejarnac R.; Dumont R.; Dux R.; El-Jorf R.; King R. F.; Fresa R.; Galvao R.; Gomes R.; Goulding R.; Gowland R.; Grove R.; Guirlet R.; Hager R.; Henriques R.; Robins R. J.; Warren R. J.; Johnson R.; Kwiatkowski R.; Lawless R.; Lorenzini R.; Lucock R. M. A.; Makwana R.; Marshal R.; McAdams R.; McKean R.; Michling R.; Mooney R.; Moreno R.; Naish R.; Neu R.; Nouailletas R.; Dendy R. O.; Olney R.; Otin R.; Doerner R. P.; Paccagnella R.; Paprok R.; Pasqualotto R.; Pereira R.; Pitts R.; Prakash R.; Price R.; Proudfoot R.; Ragona R.; Roccella R.; Rodionov R.; Sabot R.; Salmon R.; Sartori R.; Scannell R.; Shaw R.; Skilton R.; Smith R.; Verhoeven R.; Walker R.; Wood R.; Young R.; Zagorski R.; Zanino R.; Pehkonen S. -P.; Robinson S. A.; Abduallev S.; Arshad S.; Bailey S.; Bremond S.; Breton S.; Brezinsek S.; Chapman S. C.; Ceccuzzi S.; Coda S.; Collins S.; Conroy S.; Cortes S.; Cramp S.; Reyes Cortes S. D. A.; Scott S. D.; Dalley S.; Devaux S.; Dormido-Canto S.; Doswon S.; Dorling S. E.; Sharapov S. E.; Esquembri S.; Fietz S.; Foster S.; Futatani S.; Tyrrell S. G. J.; Gerasimov S.; Gilligan S.; Gloeggler S.; Hacquin S.; Hazel S.; Hollis S.; Gee S. J.; Hall S. J.; Knipe S. J.; Jachmich S.; Sipila S. K.; Knott S.; Kwak S.; Lanthaler S.; Lesnoj S.; Maruyama S.; Matejcik S.; McIntosh S.; Medley S.; Meigh S.; Meitner S.; Menmuir S.; Meshchaninov S.; Mianowski S.; Minucci S.; Moradi S.; Mordijck S.; Mosher S.; Murphy S.; Hallworth Cook S. P.; Hotchin S. P.; Palazzo S.; Pamela S.; Panja S.; Pathak S.; Peruzzo S.; Peschanyi S.; Potzel S.; Cooper S. R.; Ranjan S.; Ratynskaia S.; Reynolds S.; Romanelli S.; Rowe S.; Henderson S. S.; Saarelma S.; Schmuck S.; Silburn S.; Soare S.; Spagnolo S.; Talebzadeh S.; Varoutis S.; Vartanian S.; Villari S.; Warder S.; Whetham S.; Wiesen S.; Wray S.; Wukitch S.; Zoletnik S.; Ahlgren T.; Biewer T.; Bolzonella T.; Boyce T.; Hender T. C.; Craciunescu T.; Dittmar T.; Donne T.; Franke T.; Franklin T.; Giegerich T.; Hellsten T.; Smith T. J.; Johnson T.; Keenan T.; Kobuchi T.; Koskela T.; Kurki-Suonio T.; Loarer T.; Luce T.; Huddleston T. M.; Makkonen T.; Markovic T.; May-Smith T.; Nakano T.; Nicolas T.; O'Gorman T.; Odupitan T.; Powell T.; Blackman T. R.; Robinson T.; Schlummer T.; Spelzini T.; Szabolics T.; Jones T. T. C.; Suzuki T. T.; Tala T.; Vasilopoulou T.; Vu T.; Wauters T.; Xu T.; Eich T.; Puetterich T.; Fischer U.; Kruezi U.; Losada U.; Samm U.; Aldred V.; Amosov V.; Aslanyan V.; Basiuk V.; Bobkov V.; Braic V.; Coccorese V.; Cocilovo V.; Edappala V.; Fuchs V.; Goloborod'ko V.; Haupt V.; Huber V.; Kazantzidis V.; Kiptily V.; Krasilnikov V.; Naulin V.; Parail V.; Petrzilka V.; Philipps V.; Plyusnin V.; Prajapati V.; Riccardo V.; Rohde V.; Schmidt V.; Stephen V.; Yavorskij V.; Zoita V.; Thompson V. K.; Lo Schiavo V. P.; Neverov V. S.; Broeckx W.; Davis W.; Helou W.; Leysen W.; Studholme W.; Tang W.; Van Renterghem W.; Pires de Sa W. W.; Yanling W.; Zhang W.; Gao X.; Lefebvre X.; Litaudon X.; Austin Y.; Camenen Y.; Corre Y.; Baranov Y. F.; Gao Y.; Kazakov Y.; Kominis Y.; Liang Y.; Liu Y.; Marandet Y.; Martin Y.; Martynova Y.; Miyoshi Y.; Peysson Y.; Na Y. S.; Zhou Y.; Ul-Abidin Z.; Vizvary Z.

doi:10.1088/1361-6501/aaa675

An accurate calibration of the JET neutron diagnostics with a 14 MeV neutron generator was performed in the first half of 2017 in order to provide a reliable measurement of the fusion power during the next JET deuterium-tritium (DT) campaign. In order to meet the target accuracy, the chosen neutron generator has been fully characterized at the Neutron Metrology Laboratory of the National Physical Laboratory (NPL), Teddington, United Kingdom. The present paper describes the measurements of the neutron energy spectra obtained using a high-resolution single-crystal diamond detector (SCD). The measurements, together with a new neutron source routine 'ad hoc' developed for the MCNP code, allowed the complex features of the neutron energy spectra resulting from the mixed D/T beam ions interacting with the T/D target nuclei to be resolved for the first time. From the spectral analysis a quantitative estimation of the beam ion composition has been made. The unprecedented intrinsic energy resolution (<1% full width at half maximum (FWHM) at 14 MeV) of diamond detectors opens up new prospects for diagnosing DT plasmas, such as, for instance, the possibility to study non-classical slowing down of the beam ions by neutron spectroscopy on ITER.