2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25289340
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
大西 正視 関西大学, システム理工学部, 教授 (80089119)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大澤 穂高 関西大学, システム理工学部, 助教 (30351498)
山本 靖 関西大学, システム理工学部, 教授 (50158309)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 核融合中性子源 / D-T燃焼 / 放電プラズマ / トリチウム回収 / ゲターポンプ / 水バブラー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放電型プラズマ核融合（IEC）中性子源において、燃料として重水素（D）を用いて、中性子発生率106～71/sec を達成している。重水素と3 重水素（T）の混合ガスを用いれば生成率の2 桁以上の増加が期待でき、簡便な装置で中性子ラジオグラフィ、癌治療(BNCT)、爆発物検査、隠匿核物質の検出、地雷探査等への中性子利用が実用化される。従来の装置にT燃料供給装置、排気T回収装置を付加する改造を行い、D-T 混合ガスを使用することにより中性子生成率10の9乗1/sec 以上を達成することが本研究の目的である。また、本研究は核融合炉開発上重要課題である14MeV 中性子に耐えうる材料開発、14MeV 中性子によるトリチウム増殖・回収試験、トリチウムハンドリング技術、14MeV 中性子計測技術の開発、14MeV 中性子計測のための校正中性子源等新しい分野の研究開発に大きな貢献が期待できる。
放射性同位元素取扱い認可施設である富山大水素同位体科学センターでD-T 混合比93:7の燃料固溶体を作製し、放射性同位元素取扱い認可及び放射線管理施設である大阪大オクタビアン研究施設へ移送し、この燃料を用いて中性子生成実験を行った。電源出力は20%程度に抑え、動作確認試験、D-T 燃料供給・回収試験、残留トリチウム定量計測試験、中性子計測を行った。印加電圧50kV,放電電流10mAでDガスのみを燃料とした場合の中性子発生率に比較し、約5倍の増加を観測した。この中性子発生率は簡単な評価で理論値と一致した。実験終了後、ゲターポンプへの燃料ガスの回収、真空容器内壁に付着したトリチウムの回収を軽水素の放電洗浄を行い排気ガスを水バブラーで水として回収し、規制値（70Bq/cc)を大幅に下回る排気を達成できた。
以上の実験結果は、3月初旬にこの分野の学術誌「Fusion Engineering and Design」に投稿した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
大阪大学オクタビアン研究施設に当初の計画どうり放電型プラズマ中性子源装置を移設、遠隔操作で装置を運転させることを可能にした。富山大学水素同位体科学センターよりD-T混合ガスを移送し、装置にガスを装荷し、D-T燃焼実験を成功させた。D-T混合ガスに関して、時間の都合により、センター保有の93%:7%のものを実験に用いた。混合比50%:50%のガスを用いられなかったが、中性子発生量は理論予測とよく一致し、50%:50%燃料での中性子生成率が予測できるデータだ取得できた。課題として、ガス量が少なく、真空容器に吸着され、ゲターポンプの温度制御だけではガス圧を一定に保つことができず、安定な放電が達成できなかった。十分なガス量をゲターポンプに準備することにより、この問題は解決できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
大阪大学オクタビアン施設ではガス状トリチウムの使用が許可されていない。本実験は放電過程でガス状トリチウムが発生することを確認した。従って、次年度は本実験をそのまま、実行することは困難であると思われる。中性子生成の高効率化が主たる研究の目標であるので、Dガスを用いた高効率中性子生成実験を中心に研究を進める。すなわち、①真空容器に吸着した重水素と電荷交換反応により生じた高速中性粒子との核融合を増大させる実験を行う。また、②マイクロ波イオン源を陽極近傍に取り付けD2+イオンでなくD+イオンの比率を増大させ、D+イオンのエネルギーの増大を図る。①および②のアプローチによりDガス実験により放電型核融合装置の高効率化を目指すとともに、前年度D-T実験により得たデータに基づき、50%:50%混合比の燃料を用いた場合の中性子発生量の評価を行う。イオン源の開発は関西大学で行い、重水素を用いた核融合実験は大阪大学オクタビアン研究施設で行う。
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| Causes of Carryover |
消耗品費として購入予定の物品が当初予想した金額より下がったために73315円の残金が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度配分される予定の科研費と合わせ、消耗品（真空部品）の購入に充てる計画である。
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[Presentation] D-T Burning in IECF2014
Author(s)
M． Ｏｈｎｉｓｈｉ， Ｙ． Ｙａｍａｍｏｔｏ， Ｈ． Ｏｓａｗａ， Ｋ． Ｍｉｙａｍｏｔｏ， Ｍ．Onishi, H. Konda, T. Kato, K. Masuda, Y. Hatano, E. Hotta, I. Murata
Organizer
US-Japan workshop on IECF
Place of Presentation
Madison, Wisconsin (USA)
Year and Date
2014-10-02 – 2014-10-03
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[Presentation] Prepare for the D-T burning in IECF2014
Author(s)
Y. Yamamoto, M. Ohnishi, H. Osawa, K. Miyamoto, M. Onishi, H. Konda, T. Kato, K. Masuda, Y. Hatano, E. Hotta, I. Murata
Organizer
US-Japan workshop on IECF
Place of Presentation
Madison, Wisconsin (USA)
Year and Date
2014-10-02 – 2014-10-03
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[Presentation] Gas supply/exhausting system with getter pump for D-T burning in IECF2014
Author(s)
H. Konda, Y. Yamamoto, M. Ohnishi, H. Osawa, K. Miyamoto, M. Onishi, T. Kato, K. Masuda, Y. Hatano, I. Murata
Organizer
US-Japan workshop on IECF
Place of Presentation
Madison, Wisconsin (USA)
Year and Date
2014-10-02 – 2014-10-03
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