核融合中性子発生プロファイル計測のための高指向性中性子検出器の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11558056
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 井口 哲夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60134483)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笹尾 真実子 名古屋大学, 核融合科学研究所・開発研究系, 助教授 (00144171) ; 河原林 順 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (80283414) ; 瓜谷 章 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (10213521) ; 北 好夫 東芝, 府中工場・原子力計装システム部, 主査
• Keywords: 核融合 / 中性子計測 / 高速中性子カメラ / 高指向性中性子検出器 / 希ガスシンチレータ / 核燃焼プラズマ診断

Research Abstract

本研究は、大型磁場閉じ込め核融合実験装置におけるDT(またはDD)核反応プラズマから発生する中性子の空間・時間相関プロファイルを、小型の指向性中性子検出器アレイを用いることで、空間的制約の少ないコンパクトな高速中性子発生プロファイル計測(カメラ)システムの構築を目的としている。具体的には、He-Xe希ガスシンチレータ中に荷電粒子コリメータを設置し、入射中性子によって生成される反跳Heのうち、このコリメータを通過した成分のみを同時計数で選択的に検出する方式に基づく検出器要素の設計・試作、性能実証を行うとともに、実用に耐え得る核融合中性子カメラシステムの設計提案を行うものである。
本年度は、昨年度の研究成果に基づき、
1.試作検出器セルへ所定のHe-Xe混合ガスを充填し、希ガスシンチレーション特性の系統的測定を行う試験システムを製作した。
2.上記試験システムを用いて、標準α線源により、He-Xe混合ガス候補の系統的な発光・分光測定を行い、シンチレーション光のガス圧およびHe-Xe混合比依存性の他、波長変換による検出効率の改善能に関する知見を得た。
3.上記の結果をもとに、He-Xe混合ガスを充填・密封した試作検出器セルに最適の光電子増倍管、高速同時計数回路等を組み込み、原研核融合DT中性子源FNS(共同利用)を用いて、14MeV中性子検出に関する基本特性の測定を行った。その結果、入射中性子による反跳Heの発光・検出を確認したものの、微量不純物混入と思われる発光出力の経時変化が観測された。
現在、この経時変化を解決するため、試作検出器セル部を、ガス純化装置の付いたガスフロー型に改良しており、平成13年度は、この改良型検出器システムを用いた基本性能の検証を中心に研究を進めるとともに、本方式に基づく核融合中性子カメラシステムの設計検討結果をとりまとめる予定である。

Research Products

• [Publications] T.Iguchi,S.Iizuka,A.Uritani and J.Kawarabayashi: "Conceptual Design of Compact Neutron Camera with Directional Neutron Detector for Nuclear Fusion Experiment"Proc.14^<th> Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy. (To be pubulished). (2001)