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ITERにおける燃料比測定用中性子スペクトロメータの開発

Development of neutron spectrometer for measurement of fuel ratio planned on ITER

西谷 健夫; 岡田 耕一; 佐藤 聡; 笹尾 真実子*; 岩崎 智彦*; 菅原 隆徳 ; 神藤 勝啓*; 北島 純男*; 野村 健*

Nishitani, Takeo; Okada, Koichi; Sato, Satoshi; Sasao, Mamiko*; Iwasaki, Tomohiko*; Sugawara, Takanori; Shinto, Katsuhiro*; Kitajima, Sumio*; Nomura, Ken*

ITERの燃焼制御において、燃焼領域中心における水素イオン比(燃料比)を測定する必要がある。その方法の一つであるDT/DD反応比を用いる方法について検討した。これは全中性子のエネルギースペクトルからDD反応による中性子のエネルギースペクトルを分離することによりDT/DD反応比を求め、それを用いて燃料比を得るという方法である。目的を達成するためには、スペクトルの分離が可能で、短時間内に高計数が得られるスペクトロメータの開発が必要となる。そこで、本研究では粒子輸送コードMCNPを用いて、燃料比測定用TOFスペクトロメータについて検討した。計算体系はITERの炉本体から計測位置までの体系(ITER体系)とスペクトロメータの体系(TOF体系)とにわけて計算している。ITER体系においてはスペクトロメータの配置箇所(プラズマからの距離),スペクトロメータに入射する中性子数及び、成分分離を可能とする分解能についての計算を行った。TOF体系においては、まず、効率とエネルギー分解能の視点で第1検出器の厚さの最適化を図り、さらにエネルギースペクトルの半値幅、及び入射中性子あたりに計数される中性子数を計算した。これらの計算によって、燃料比測定のための最適な条件が得られ、燃料比測定が可能であることが示された。

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