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岩井 春樹*; 直井 紀拓*; 浅井 啓輔*; 井口 哲夫*; 磯部 光孝*; 湯川 恭平*; 河原林 順*; 今野 力
no journal, ,
本研究グループでは、重水素プラズマ実験におけるイオン温度測定用中性子スペクトロメータとして共役粒子同時計数型中性子スペクトロメータを開発している。本システムは、中性子-水素原子核弾性散乱の共役粒子である反跳陽子,散乱中性子のエネルギーをそれぞれ反跳陽子テレスコープ法,二結晶型飛行時間法により測定し、それらを足し合わせることで、入射中性子のエネルギーを求めるものである。反跳陽子,散乱中性子の角度広がりの影響を受けないことから、比較的コンパクトなサイズでの高エネルギー分解能達成が可能である。日本原子力研究開発機構FNS加速器DD中性子源を用いた実験とモンテカルロシミュレーションによる設計検討により、DD中性子に対して
5%のエネルギー分解能が期待できるシステム構成を提示した。また、この場合、イオン温度2keV以上の重水素プラズマに対して適用可能である。しかし、現時点では適用可能な中性子強度が大幅に限定されることがわかり、本システムの設置位置,コリメータの設計などダイナミックレンジ拡張に向けた具体的検討が今後求められる。
湯川 恭平*; 浅井 啓輔*; 富田 英生*; 井口 哲夫*; 岩井 春樹*; 河原林 順*; 今野 力
no journal, ,
プラズマ中の燃料密度比(重水素Dと三重水素Tの密度比)はDT核融合炉のプラズマ燃焼制御において不可欠なパラメータであり、プラズマより発生するDT中性子(14.1MeV)とDD中性子(2.45MeV)の強度比より算出できるが、DD中性子発生率はDT中性子の約1/200と低く、微量なDD中性子検出がカギである。本研究では中性子散乱体で散乱した中性子を飛行時間法で測定する多重散乱飛行時間中性子スペクトロメータの開発を行っている。中性子散乱体中の水素原子核はDD中性子に対し大きな弾性散乱断面積を持つため(DT中性子に対する弾性散乱断面積の約3倍)、微量なDD中性子検出の一助となる。これまで加速器DT中性子源を用いDT中性子中の微量DD中性子検出を行った。その結果、
線起因の偶然同時計数がバックグラウンドとなりDD/DT中性子強度比の精度を悪化させていたため、中性子-線弁別を用いたシステム改善を行った。今回は本スペクトロメータをITER搭載時に予測されるサンプリングタイム,測定精度を評価した。その結果、ITER最高出力時に要求測定精度20%に対しサンプリングタイム2秒程度ならば適用可能であるという見通しを得た。
富田 英生*; 岩井 春樹*; 井口 哲夫*; 河原林 順*; 磯部 光孝*; 今野 力
no journal, ,
本研究グループでは、重水素プラズマ実験における、高速イオンの速度分布測定のための2.5MeV中性子スペクトロメータとして共役粒子同時計数型中性子スペクトロメータを開発している。本システムは、中性子-水素原子核弾性散乱の共役粒子である反跳陽子.散乱中性子のエネルギーをそれぞれ反跳陽子テレスコープ法.二結晶型飛行時間法により測定し、それらを足し合わせることで、入射中性子のエネルギーを求めるものである。NBI加熱されたLHD重水素プラズマより放出される中性子エネルギースペクトルのモデル計算より、DD核融合中性子ピークの半値幅は約7%程度であり、これよりも分解能の良いスペクトロメータが必要とされることを明らかにした。また、日本原子力研究開発機構核融合中性子源施設(FNS)の準単色DD中性子源を用いて、本検出器の基本性能を調べ、エネルギー分解能7%.検出効率3.3
counts/neutronを達成していることを確認した。