高速点火核融合実験のための中性子画像計測器の開発

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24686103
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 有川 安信 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 講師 (90624255)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 中性子画像 / 三重水素置換

Research Abstract

本研究では高速点火核融合実験において、加熱が起った領域の形状を中性子の画像として捉える事で直接的な観測を行おうとする物である。高速点火核融合実験では追加熱用レーザー入射の際に発生するX線が非常に強大であるために、X線と中性子信号を時間的に分けられるだけの高速応答中性子シンチレーターが必要になる。第一期装置としてはシンチレータープレートからの発光をイメージインテンシファイアCCDカメラで撮影する方法が用いられ、第二期装置として、時間分解中性子画像計測を行うために、多チャンネルADコンバーター装置の開発が必要と成る。またそもそも現状行っている重水素燃料のみの核融合実験では中性子発生数が不足して、中性子画像は不可能と見積もられる.そのために現状の実験条件を変えずに三重水素一重水素核融合を起こせるよう、三重水素添加ターゲットの開発が必要である。
平成25年度の研究の成果はターゲット開発に関して、三重水素添加ターゲットの実験環境が整い、三重水素添加実験が開始できた。また基礎実験において三重水素添加の効率が測定でき、実用ターゲットに必要な三重水素添加処理の条件が見積もられた。また中性子画像計測器の最も重要な構成要素であるペナンブラピンホールの作成及び、まずはX線ではあるが性能評価実験が行われた。また半影画像から真の画像への画像再生技術の開発が開始された。X線を用いた実験によると、ペナンブラの位置調整機構の精度が悪く、改良の必要が有る事が明らかになった。第一期装置の開発の一貫で、中性子画像の信号時間変化を知る必要が有ると考えられたため第二期装置で必要と成るADコンバーター装置の開発を初め、目的の半分のチャンネル数までの動作に成功した
また本計測器に搭載される液体性シンチレーターの性能評価が多く進み、液体シンチレーターに関する成果が多く出た。液体シンチレーターを搭載した中性子計測器に関する研究成果の発表を多く行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

三重水素ターゲットはこの時期に完成予定であったが、現状は三重水素の添加量がまだ足りない状況である。一方で中性子画像計測装置の試作、予備試験が進んだ。当初3年目に行う予定であった時間分解画像計測のためのADコンバーター装置の調達が進んだ。今年度には時間分会型画像計測装置の装置評価試験進められると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

今年度はまずADコンバーター装置の完成を目指す。SIS3305装置を調達し、時間分解画像計測装置を完成させる。
平成25年9-11月に行われる高速点火核融合実験では三重水素添加ターゲットの実験は行われない。本年度のうちに三重水素を1メガベクレル添加したターゲットの完成を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Multichannel down-scattered neutron detector for areal density measurement (2013)
  • Author(s): Y. Arikawa, H. Hosoda, T. Nagai, K. Watanabe, K.Yamanoi, M. Cadatal-Raduban, T. Shimizu, N. Sarukura, M. Nakai, T. Norimatsu, H. Azechi, N. Izumi, T. Murata, T. Suyama, A. Yoshikawa, K. Kamada, Y. Usuki, N. Sat oh, H. Kan
  • Journal Title: Europian Physical Journal : Web of conference
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The photonuclear neutron and gamma-ray backgrounds in the fast ignition experiment (2012)
  • Author(s): Y. Arikawa, T. Nagai, H. Hosoda, Y.Abe, S. Kojima, S. Fujioka, N. Sarukura, M. Nakai, H. Shiraga, T. Ozaki, H. Azechi
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments, Volume: 83 Pages: 10D909-10D911
  • DOI: 10.1063/1.4732180
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高速点火核融合統合実験における加熱レーザーからコアへのエネルギー伝達効率測定 (2013)
  • Author(s): 有川安信, 長井隆浩, 安部勇輝, 小島完興, 坂田匠平, 井上裕晶, 藤岡慎介, 猿倉信彦, 中井光男, 白神宏之, 疇地宏
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-29
• [Presentation] 新素材シンチレーターを用いたレーザー核融合中性子計測の最前線 (2013)
  • Author(s): 有川安信, 長井隆浩, 安部勇輝, 山ノ井航平, 清水俊彦, 井上裕晶, 藤岡慎介, 村田貴広, 猿倉信彦, 中井光男, 白神宏之, 疇地宏
  • Organizer: レーザー学会
  • Place of Presentation: 姫路(招待講演)
  • Year and Date: 2013-01-30
• [Presentation] 高速点火核融合統合実験2012における中性子計測 (2013)
  • Author(s): 有川安信, 長井隆浩, 安部勇輝, 小島完興, 坂田匠平, 井上裕晶, 藤岡慎介, 猿倉信彦, 中井光男, 白神宏之, 疇地宏, 及びFIREXグループ
  • Organizer: NIFS一般共同研究「磁場閉じ込め及び慣性閉じ込め核融合プラズマ診断の新展開」
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所 岐阜県土岐市
  • Year and Date: 2013-01-10
• [Presentation] 高速点火原理実証実験における中性子計測 (2012)
  • Author(s): 有川安信, 長井隆浩, 安部勇輝, 小島完興, 坂田匠平, 井上裕晶, 藤岡慎介, 猿倉信彦, 中井光男, 白神宏之, 疇地宏
  • Organizer: プラズマ核融合学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-11-28
• [Presentation] Neutron and g-ray diagnostics in the Fast Ignition Integrated Experiment with LFEX and GEKKO XII in 2012 (2012)
  • Author(s): Y. Arikawa, H. Hosoda, T. Nagai, T. Johzaki, T. Sogo, Y. Ishii, Z.Zhang, M. Koga, S. Fujioka, N. Sarukura, M Nakai, H. Nishiiura, H. Shiraga, H. Azechi
  • Organizer: Fast Ignition work shop
  • Place of Presentation: ナパ アメリカ
  • Year and Date: 2012-11-05
• [Presentation] The progress in the neutron diagnostics in the Fast Ignition experiment with GEKKO XII and LFEX (2012)
  • Author(s): Y. ARIKAWA, T. NAGAI, Y. ABE, S. KOJIMA, S. SAKATA, H. INOUE, S. FUJIOKA, N. SARUKURA, M. NKAI, H, SHIRAGA, H, AZECHI
  • Organizer: APS-DPP
  • Place of Presentation: ロードアイランド アメリカ
  • Year and Date: 2012-10-30
• [Presentation] Study on the energy transfer efficiency in the fast ignition experiment by using advanced diagnostics (2012)
  • Author(s): Y. Arikawa, H. Hosoda, T. Nagai, T. Johzaki, T. Sogo, Y. Ishii, Z.Zhang, M. Koga, S. Fujioka, N. Sarukura, M Nakai, H. Nishiiura, H. Shiraga, H. Azechi
  • Organizer: IAEA-FEC
  • Place of Presentation: サンディエゴ アメリカ
  • Year and Date: 2012-10-11
• [Presentation] 高速点火核融合統合実験における中性子計測 (2012)
  • Author(s): 有川安信, 細田裕計, 長井隆浩, 藤岡慎介, 猿倉信彦, 中井光男, 白神宏之, 疇地宏
  • Organizer: 核融合連合講演会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2012-06-28
• [Presentation] The photonuclear neutron and gamma-ray backgrounds in the fast ignition experiment (2012)
  • Author(s): Y. Arikawa, H. Hosoda, T. Nagai, Y. Abe, S. Kojima, M. Nakai, S. Fujioka, H. Shiraga, N. Sarukura, T. Ozaki, H. Azechi
  • Organizer: High Temperature Plasma Diagnostics
  • Place of Presentation: モントレー アメリカ
  • Year and Date: 2012-05-07
• [Presentation] The neutron yield diagnostics in Fast Ignition integrated experiment in GEKKO XII and LFEX facility (2012)
  • Author(s): Y. Arikawa, T. Nagai, H. Hosoda, Y.Abe, S. Kojima, T. Ozaki, M. Nakai, S. Fujioka, H. Shiraga, N. Sarukura, T. Norimatsu, H. Azechi
  • Organizer: CIFE 2012
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2012-04-26