散乱中性子計測による爆縮プラズマ燃料面密度診断法の開発

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09J03273
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 有川 安信 Osaka University, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: レーザー核融合 / 中性子 / 燃料面密度 / シンチレーター

Research Abstract

本研究の目的は高速点火レーザー核融合実験における、超高密度の核融合燃料プラズマの面密度(度半径積)を実測するための計測器を開発する事である。従来困難とされ実現されてこなかった、散乱中性子計測法という計測原理に着目し、この手法を実現させるための研究を展開する。従来、計測原理に基づいた計測器の概念設計はなされてきたものの、Li-6製の超高速応答中性子シンチレーターが本質的に必須であり、そのような素材は開発されていなかった。そこで著者は素材開発から着手し、その新素材を用いて実際に装置を設計・製作し、実際の高速点火核融合実験において核融合燃料プラズマの面密度を実測するという研究計画を立てた。
本年度の研究ではLi-6シンチレーターの高速化のための研究を全面展開した。大阪大学を中心としたグループの他に、東北大学の中心としたシンチレーター材料開発グループ、九州大学を中心としたリチウムガラス研究グループ、にシステム設計のために企業も加わり、合計8研究機関で強力な研究体制を構築し、材料探索を行った。従来のLi-6シンチレーターを超える中性子検出感度(リチウム原子密度)と、従来のシンチレーターよりもおよそ10倍高速なLi-6シンチレーター素材の開発に成功した。本研究成果は査読付き英語論文雑誌に筆頭著者で出版された。さらに国際学会に2件それぞれ口頭発表およびポスター発表で参加し、各々のプロシーディングスとして査読付き英文論文雑誌に筆頭著者で2件の掲載が決定している。また共著者として2件の英文査読付き論文が投稿された。国内学会・研究会は口頭発表で5件講演し、内3件は招待講演となった。本新素材は産学共同で特許出願を行い、また新聞発表も行い、掲載された。
現在新素材は装置化に向けての量産化と加工がおこなわれている。来年度初頭にはプロトタイプの完成と、当研究所または海外の核融合実験装置、または大型中性子生成装置を用いて装置の性能評価を行う。

Research Products

• [Journal Article] Pr3+-doped fluoro-oxide lithium glass as scintillator for nuclear fusion diagnostics (2008)
  • Author(s): 有川安信, 山ノ井航平, 中里智治, Elmer Surat Estacio, 猿倉信彦, 中井光男, 乗松孝好, 疇地宏, 村田貴広, 藤野茂, 吉田秀樹, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏尚, 吉川彰, 佐藤仲広, 菅博文
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments 80 Pages: 113504
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] THE SCATTERED-NEUTRON DETECTOR FOR AREAL DENSITY MEASUREMENT
  • Author(s): 有川安信, 村田貴広, 藤野茂, 吉田秀樹, 山ノ井航平, 中里智治, 清水俊彦, 猿倉信彦, 中井光男, 乗松孝好, 疇地宏, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏尚, 吉川彰, 佐藤仲広, 菅博文
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series 未定(accept 済み、未出版)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Custom-designed fast-response praseodymium-doped lithium 6 flour-oxide glass scintillator with enhanced cross section for scattered neutron originated from inertial confinement fusion
  • Author(s): 村田貴広、藤野茂, 吉田秀樹, 有川安信, 中里智治, 清水俊彦, 猿倉信彦, 中井光男, 中井光男, 乗松孝好, 疇地宏, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏尚, 吉川彰, 佐藤仲広, 菅博文
  • Journal Title: IEEE Transactions on Nuclear Science Proceedings of SCINT 2009 未定(accept 済み、未出版)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高速点火核融合実験用散乱中性子計測器の開発 (2010)
  • Author(s): 有川安信, 山ノ井航平, 猿倉信彦, 中井光男, 乗松孝好, 疇地宏, 泉信彦, 村田貴広, 藤野茂, 吉田英樹, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏尚, 深堀明博, 吉川彰, 清原元輔, 菅博文
  • Organizer: 日本物理学会2010年春季大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] 高速点火レーザー核融合加熱実験の進展 (2010)
  • Author(s): 有川安信
  • Organizer: 若手科学者のためのプラズマ研究会
  • Place of Presentation: 日本原子力開発機構那珂研究所
  • Year and Date: 2010-03-13
• [Presentation] The development of Neutron Diagnostics (2010)
  • Author(s): 有川安信
  • Organizer: Agenda of 5th Japan-US work shop on Impact Ignition and relevant Physics
  • Place of Presentation: Naval research laboratory, Washington DC, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-03-01
• [Presentation] レーザー核融合爆縮プラズマ面密度計測のためのプラセオジムドープ6Liガラスシンチレーター (2010)
  • Author(s): 有川安信, 山ノ井航平, 猿倉信彦, 中井光男, 乗松孝好, 疇地宏, 村田貴広, 藤野茂, 吉田英樹, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏尚, 吉川彰, 佐藤仲弘, 菅博文
  • Organizer: レーザー学会2010年会
  • Place of Presentation: 千里中央ライフサイエンスセンター
  • Year and Date: 2010-02-01
• [Presentation] 中性子検出器のレーザー核融合用燃料面密度計測への応用 (2010)
  • Author(s): 有川安信, 中里智治, 清水俊彦, 猿倉信彦, 中井光男, 乗松孝好, 疇地宏, 村田貴広, 藤野茂, 吉田英樹, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏尚, 吉川彰, 佐藤仲弘, 菅博文
  • Organizer: 学振161委員会 研究会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市 緑水亭
  • Year and Date: 2010-01-08
• [Presentation] レーザー核融合プラズマ燃料面密度計測のためのプラセオジムドープリチウムガラスシンチレーター (2009)
  • Author(s): 有川安信, 村田貴広, 藤野茂, 吉田英樹, 中里智治, 清水俊彦, 猿倉信彦, 中井光男, 乗松孝好, 疇地宏, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏尚, 吉川彰, 佐藤仲弘, 菅博文
  • Organizer: プラズマ核融合学会 2009年次大会
  • Place of Presentation: 京都国際交流会館
  • Year and Date: 2009-12-01
• [Presentation] レーザー核融合燃料面密度計測のための高速応答リチウム6シンチレーター -材料設計と性能評価- (2009)
  • Author(s): 有川安信, 疇地宏, 中里智治, 清水俊彦, 猿倉信彦, 中井光男, 乗松孝好, 村田貴広, 藤野茂, 吉田英樹, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏尚, 吉川彰, 佐藤仲弘, 菅博文
  • Organizer: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-27
• [Presentation] THE SCATTERED-NEUTRON DETECTOR FOR AREAL DENSITY MEASUREMENT (2009)
  • Author(s): 有川安信, 村田貴広, 藤野茂, 吉田秀樹, 山ノ井航平, 中里智治, 清水俊彦, 猿倉信彦, 中井光男, 乗松孝好, 疇地宏, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏久, 吉川彰, 佐藤仲広, 菅博文
  • Organizer: IFSA 2009
  • Place of Presentation: Intercontinental hotel, San Francisco, U.S.A.
  • Year and Date: 2009-09-06
• [Presentation] Custum-designed scintillator for laser fusion diagnostics -Pr^<3+>-doped fluoro-phosphate lithium glass scintillator- (2009)
  • Author(s): 有川安信, 山ノ井航平, 中里智治, Elmer Surat Estacio, 猿倉信彦, 中井光男, 乗松孝好, 疇地宏, 村田貴広, 藤野茂, 吉田秀樹, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏尚, 吉川彰, 佐藤仲広, 菅博文
  • Organizer: ISLNOM 05
  • Place of Presentation: Pisa Italy
  • Year and Date: 2009-09-03
• [Presentation] Custom-designed fast-response praseodymium-doped lithium 6 flour-oxide glass scintillator with enhanced cross section for scattered neutron originated from inertial confinement fusion (2009)
  • Author(s): 村田貴広、藤野茂, 吉田秀樹, 有川安信, 中里智治, 清水俊彦, 猿倉信彦, 中井光男, 中井光男, 乗松孝好, 疇地宏, 鎌田圭, 薄善行, 須山敏尚, 吉川彰, 佐藤仲広, 菅博文
  • Organizer: SCINT 2009
  • Place of Presentation: Lotte hotel Jeju, 韓国
  • Year and Date: 2009-06-08
• [Patent(Industrial Property Rights)] 特許 (2009)
  • Inventor(s): 疇地宏, 猿倉信彦, 有川安信, 中井光男, 菅博文, 村田貴広, 須山敏尚, 藤野茂, 薄善行, 吉田英樹, 吉川彰
  • Industrial Property Rights Holder: 大阪大学 浜松ホトニクス 東海大学 トクヤマ 古河機械金属株式長崎県
  • Industrial Property Number: 特願2009-111312
  • Filing Date: 2009-04-30