Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/94039
Title: Perfis de Emissividade Neutrónica em Fusão Nuclear Algoritmos de tempo-real aplicados ao ITER
Other Titles: Digital techniques for Pile-up resolving events in radiation detectors applied to fusion machines experiments
Authors: Oleynyk, Mykola
Orientador: Cardoso, João Manuel Rendeiro
Cruz, Nuno
Keywords: Câmara radial de neutrões; Discriminação de neutrões e radiação gamas; Empilhamento de impulsos; Algoritmos de tempo real; Processamento de impulsos; Neutron radial camera; Discrimination of neutrons and gamma radiation; Pile-up; Real-time algorithms; Impulse processing
Issue Date: 4-Dec-2020
Serial title, monograph or event: Perfis de Emissividade Neutrónica em Fusão Nuclear Algoritmos de tempo-real aplicados ao ITER
Place of publication or event: LIBPhys
Abstract: O trabalho apresentado nesta dissertação discute o desenvolvimento de algoritmos e ferramentas de tempo-real para o cálculo de medidas físicas relevantes para o controlo da taxa de fusão em experiências de fusão. Este trabalho tem por objetivo implementar numa arquitetura digital de processamento o monitor de perfis da emissividade neutrónica para o tokamak ITER. Os algoritmos discutidos foram projetados para usufruir das características dos detetores de cintilação, conhecidos como cintiladores, através das quais é possível distinguir diferentes tipos de radiação, de acordo com a forma do impulso elétrico. Serão apresentadas as limitações e as implementações dos algoritmos, realçando as soluções e as otimizações que possibilitam a utilização dos algoritmos em tempo-real. O algoritmo usado no código final foi o de Comparação de Carga que melhor satisfazia as necessidades requeridas. Nesta dissertação são também discutidos o problema do empilhamento de impulsos, da deteção da linha de base, do algoritmo de deteção de impulsos e do limite de taxa de contagens devido à capacidade de processamento digital. São apresentadas possíveis soluções para mitigar o impacto destas dificuldades no resultado final das medidas realizadas. São apresentadas diferentes abordagens dos problemas, como a utilização do paralelismo como alternativa para atingir uma melhor performance. No final da dissertação são discutidos os resultados obtidos com o trabalho desenvolvido, demonstrando que foi possível atingir 10 milissegundos com a média de 8,6 milissegundos de processamento para 20 mil eventos usando algoritmos sequenciais. Com a utilização da placa gráfica os melhores resultados rondam nos 26 milissegundos pelo que é o algoritmo sequencial que é sugerido para utilização em tempo-real na câmara radial de neutrões.
The work presented in this dissertation discusses the development of real-time algorithms and tools for the calculation of relevant physical measures for the control of the fusion rate in fusion experiments. This work aims at implementing in a digital processing architecture the neutron emissivity profile monitor for the ITER tokamak.The discussed algorithms were designed to take advantage of the characteristics of scintillation detectors, the so-called scintillators, through which it is possible to distinguish different types of radiation, according to the shape of the electrical pulse. The limitations and implementations of the algorithms will be discussed, highlighting the solutions and optimizations that enable the use of the algorithms in real time. The algorithm used in the final code was that of Charge Comparison that best met the requirements.In this dissertation, the problem of pulse stacking (pile-up), baseline detection, pulse detection algorithm and count rate limit due to limited digital processing capabilities are also discussed. Possible solutions are presented to mitigate the impact of these difficulties on the final result of the measures taken. Different approaches to problems are presented, such as the use of parallel processing as an alternative to achieve better performance.At the end of the dissertation, the results obtained with the developed work are discussed, demonstrating that it was possible to reach 10 milliseconds with an average of 8.6 milliseconds of processing for 20 thousand events using sequential algorithms. With the use of the graphics card, the best results are around 26 milliseconds, so it is the sequential algorithm that is suggested for use in real time in the radial neutron chamber.
Description: Trabalho de Projeto do Mestrado Integrado em Engenharia Física apresentado à Faculdade de Ciências e Tecnologia
URI: http://hdl.handle.net/10316/94039
Rights: openAccess
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