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核融合中性子工学研究室
JAERI-Review 2004-017, 163 Pages, 2004/07
JAERI-Review-2004-017.pdf:25.47MB
核融合中性子工学用中性子源FNSは1981年に完成した、加速器型の14MeV中性子源である。FNSは中性子断面積測定,積分実験,ブランケット中性子工学実験等の核融合炉開発を目的として中性子工学実験にとって強力な研究手段である。本報告書は大学及び他の研究機関との協力研究も含めて、2001
2003年度のFNSの活動をまとめたものである。
Verzilov, Y. M.; 落合 謙太郎; 佐藤 聡; 和田 政行*; 山内 通則*; 西谷 健夫
JAERI-Research 2004-005, 30 Pages, 2004/03
JAERI-Research-2004-005.pdf:1.93MB
ほとんどの核融合炉の概念設計において、ブランケットにおける中性子増倍材としてベリリウムの利用が提案されている。その核融合炉のトリチウム増殖比やベリリウムの放射化と核変換の評価においてはベリリウムの詳細な化学組成が必要である。本報告ではトリチウム増殖比の評価に関連する詳細な不純物分析に特に注目した。ここでは2つの異なった方法で不純物を調べた。1つはICP質量分析法による一部の試料の分析であり、もう1つはパルス化中性子を用いたベリリウム体系の積分的分析である。特に後者は
Liによるトリチウム生成に対するベリリウム中の不純物の積分的効果の最も有効な分析法として提案した。D-T中性子のパルスをベリリウム体系に入射し、その後の熱中性子密度の時間変化を観測することにより積分的効果を評価した。本研究では構造材級ベリリウムを使用した。この不純物の影響は寄生的な中性子の吸収により実験で得られたLiによるトリチウム生成の反応率を減少させる。核データセットJENDL-3.2を用いたMCNPモンテカルロ計算と実験値を比較した結果、測定された吸収断面積は製作会社の特性値から評価した値より約30%大きくなった。ベリリウム中のLi, B, Cd等の不純物はたとえ10ppm以下でも吸収断面積に影響する。
Verzilov, Y. M.; 落合 謙太郎; 西谷 健夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.395 - 398, 2004/03
流水を用いた中性子モニター法は
O(n,p)N反応に基づいている。本研究ではシンチレーション
線検出器を用いたITERの中性子モニターシステムを著しく改善する新しい手法を提案する。基本的概念は核融合炉の真空容器近傍の水中で生成されるNからの
粒子によるチェレンコフ光を光ファイバーで外部に引き出し、光検出器で計測するものである。まず第1段階として、体積600ccのガラス窓付きの円筒容器を取付けたN搬送用の水ループをD-T中性子源とよく遮蔽された測定室の間に設置し、FNSを用いて実験的に検討した。Nの検出器として、BGOシンチレーション検出器をガラス窓付き円筒容器の一方に取付け、反対側のガラス窓にチェレンコフ光検出用の光電子増倍管を直接取付けた。測定された信号はエネルギースペクトルと減衰時間からチェレンコフ光によるものであると確認した。本研究により、水チェレンコフ検出器は応答時間が速く、計数効率が高く、さらにシンチレーション検出器を必要としないため、流水を利用した中性子モニター用検出器として有用であることを示した。また検出部の水の体積を変えることにより、検出効率を容易に調整することが可能である。さらに水ループを複数設置することによりプラズマの変動によらない核融合出力モニターが可能である。
Verzilov, Y. M.; 落合 謙太郎; 西谷 健夫
JAERI-Research 2003-019, 25 Pages, 2003/09
JAERI-Research-2003-019.pdf:2.42MB
流水を用いた中性子モニター法はO(n,p)N反応に基づいている。本研究ではシンチレーション線検出器を用いたITERの中性子モニターシステムを著しく改善するための新しい手法を提案する。基本的概念は核融合炉の真空容器近傍の水中で生成されるNからの粒子によるチェレンコフ光を光ファイバーで外部に引き出し、光検出器で計測するものである。その原理実証実験を2段階に分けて実施する。まず第1次実験では、よく遮蔽された測定室において照射された水からのチェレンコフ光の測定できることを確認する。第2段階では、水を中性子源近傍に設置し、照射下のチェレンコフ光を光ファイバーで伝送して測定する。第1次実験は原研FNSで実施し、第1次実験の目的のためにチェレンコフ光検出器をよく遮蔽された測定室に設置した。FNS加速器は直流モードで運転し、中性子発生率は約2
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n/s、水ループの流速は約1m/sであった。測定された信号はエネルギースペクトルと減衰時間から、Nの粒子によるチェレンコフ光によるものであると確認した。本研究により、水チェレンコフ検出器は、計数効率が高く、さらにシンチレーション検出器を必要としない簡便な手法であるため、Nの検出器として有用であることを示した。
大山 幸夫; 今野 力; 池田 裕二郎; 小迫 和明*; 前川 洋; 中村 知夫; M.A.Abdou*; Bennett, E. F.*; A.Kumar*; 渡辺 洋一*; et al.
Fusion Technology, 28(2), p.305 - 319, 1995/09
疑似線状線源を加速器型D-T点状中性子源を用いて実現した。この疑似線源は連続的に動く点源の時間平均をとるか、または、細かく分割した点源を重ねあわせることで得られる。この線状線源はトカマク炉の一部を模擬する円環形状の核融合ブランケット中性子工学実験に利用される。線源特性は放射化法とNE213検出器を用いて、2つの運転モード、即ち連続モードとステップモードで測定された。この線源を用いて行う環状ブランケット実験の線源条件として必要な線源特性計算をモンテカルロコードで行った。この計算の信頼性は測定した線源特性との比較によって確認した。
核融合炉専門部会サブワーキンググループ
JAERI-M 94-014, 302 Pages, 1994/02
この10年余りの間、原研FNSと大阪大学OKTAVIANの2つの主要なD-T中性子源を使用して、核融合中性子工学のためのベンチマーク実験が数多く行われ、貴重な実験データが蓄積されてきた。本レポートは炉物理委員会の核融合炉専門部会の活動の一環として、これらの実験データを集積したものである。
関 泰; 池田 裕二郎; 大山 幸夫; 中村 知夫; 前川 洋; 川崎 弘光*; 山田 光文*
JAERI-M 84-193, 34 Pages, 1984/10
FNS(Fusion Neutronics Source)における回転ターゲットから生成される源中性子およびターゲット室の照射場の特性を、3次元モンテカルロ法を用いて計算した。反応率のターゲット周囲の角度分布、反応率のターゲット室内の径方向分布と源中性子スペクトルを計算して実験結果と比較した。その結果全ての反応率と源中性子スペクトルについて計算と実験の良い一致が得られた。この良い一致は、計算された中性子源特性が将来のこの回転ターゲットを用いた実験の解析に適用するにふさわしいものであることを示している。
田中 俊一; 大山 幸夫; 笹本 宣雄; 中村 知夫
JAERI-M 82-130, 41 Pages, 1982/09
D-T核融合炉の遮蔽設計に使用される計算コード、核定数を評価することを目的に、FNSのターゲット室に設置されている普通コンクリートから成る迷路において、D-T中性子とそれによって生じる二次ガンマ線のストリーミング実験が行れた。実験では迷路内における、中性子ガンマ線のエネルギスペクトル、線量率分布が測定された。本報告書には実験方法、測定値の他、構造物の幾何学的配置と組成、および線源条件など測定値の解析に必要なすべての詳細なデータがまとめられている。
関 泰; 飯田 浩正; 川崎 弘光*
JAERI-M 82-054, 22 Pages, 1982/06
核融合炉のブランケットと遮蔽材料の中で6種の候補材料の放射線遮蔽特性を比較した。6種の材料としてはかなり異なる核的性質を持ったもの、すなわち鉛、ステンレス鋼、重コンクリート、普通コンクリート、酸化リチウムと水を比較の対象とした。トカマク型核融合炉を単純化した計算モデルに上記材料を配置し、材料中の種々の核特性量やレスポンスの減衰を計算した。結果を図形表示して表の形にまとめて比較した。比較した6種類の材料の中では、14MeV中性子束の遮蔽にはステンレス鋼が、全中性子束の遮蔽には重コンクリートが、そしてガンマ線の遮蔽には鉛が最も適していることが示された。
