核融合実験炉用高エネルギー分解能中性子スペクトロメータ概念の実験的検討

Experimental consideration of high-resolution neutron spectrometer in fusion reactor

直井 紀拓*; 浅井 啓輔*; 井口 哲夫*; 渡辺 賢一*; 河原林 順*; 西谷 健夫

Naoi, Norihiro*; Asai, Keisuke*; Iguchi, Tetsuo*; Watanabe, Kenichi*; Kawarabayashi, Jun*; Nishitani, Takeo

核融合反応により生成される中性子のエネルギー分布には重水素やトリチウムイオンの速度分布に起因するドップラー拡がりが反映されるため、中性子スペクトル計測により燃焼プラズマ中のイオン温度(速度分布)を知ることができる。本研究では、国際熱核融合実験炉ITERの高出力領域への適用を想定した高エネルギー分解能中性子スペクトロメータの概念として、反跳陽子テレスコープ(PRT)法と二結晶型飛行時間(TOF)法を組合せた手法を考案した。それによりプロトタイプのシステムを製作し、日本原子力研究所核融合中性子源施設FNSにおいて単色DT中性子の測定を試みて3%のエネルギー分解能を実証した。

The energy spectrum of the neutrons in burning plasma provides information on the ion temperature and the ion energy distributions of the fuel ions. The neutron spectroscopic technique is a useful method to obtain the ion temperature and velocity distribution in the plasma core. For ion temperature measurement in the ITER high power operation phase, we propose a promising high-energy-resolution neutron spectrometer based on the associated particle detection using a proton recoil telescope and a time-of-flight spectrometer. We have carried out a preliminary experiment with a deuterium-tritium (DT) neutron beam at the Fusion Neutronics Source (FNS), JAEA, and an energy resolution of about 3% (in FWHM) was achieved for DT neutrons.