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ガンマ線生成核反応を利用した核融合プラズマの温度診断法に関する研究

Research Project

Project/Area Number 04J06727
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Plasma science
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

中村 誠  九州大学, 大学院工学研究院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2006: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2005: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2004: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
KeywordsDT核燃焼プラズマ / 高エネルギー粒子 / 核燃焼プラズマ診断 / ノックオン衝突 / ガンマ線生成核反応 / 運動論的モデル / DT核融合プラズマ / イオン分布関数 / 高エネルギーイオン / 燃焼プラズマ診断法 / DTプラズマ / プラズマ診断法 / 近距離弾性衝突
Research Abstract

DT核燃焼プラズマでは、DT核融合反応で発生する3.5MeVα粒子のノックオン衝突により、高エネルギー重陽子・トリトンが生成される。今年度は、これらの高エネルギーイオンの生成過程を前年度に引続き解析し、種々の軽イオン核反応率係数の評価を行った。さらに、その評価結果に基づき、γ線計測に基づく高エネルギートリトン及び3.5MeVα粒子の診断の可能性について議論した。具体的な検討内容と結果は以下の通りである。
1.Boltzmann-Fokker-Planck方程式を用い、重陽子とトリトンの速度分布関数の高速部を計算し、不純物X(=Li,Be,C)を僅かに含むDT/Xプラズマ中で起こりうる軽イオン核反応の反応率を評価した。通常のD+T及びD+D核融合反応ではノックオンイオンによる非Maxwell分布に起因する反応率係数の増幅は数%であるが、D+X、T+X反応では反応率係数が数倍増幅されることが明らかになった。特に、閾値反応^6Li(t,p_1γ)^8Li,^<12>C(d,p_1γ)^<13>Cではノックオンイオンによる反応が支配的であり、反応率係数は数桁大きくなることが分かった。
2.ノックオンイオン生成時におけるバルク燃料イオンの熱運動効果を解析した。この目的のために、バルク燃料イオンの熱運動効果を考慮に入れたノックオンイオンの放出スペクトルを定式化した。典型的なトカマクプラズマの温度・密度条件下では、熱運動効果は小さいことが明らかとなった。
3.^6Li(t,p_1γ)^8Li反応で放出される0.981MeVγ線の計測を利用した高エネルギートリトン及びα粒子の診断の可能性について議論した。0.981MeVガンマ線のエネルギー広がりの計測から、高エネルギーのノックオントリトンの実効温度及び実効密度や、α粒子の閉じ込め特性を診断できる可能性があることを示した。

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2006 2005 2004

All Journal Article (7 results)

  • [Journal Article] Use of a γ-Ray-Generating Nuclear Reaction for Detecting the α-Particle Knock-on Effect2006

    • Author(s)
      M.Nakamura et al.
    • Journal Title

      Proc.33rd European Phys.Soc.Conf.on Plasma Phys.(Rome, 2006), ISBN2-914771-40-1 (CD-ROM)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] On the Enhancement of Nuclear Reaction Rates in High-Temperature Plasma2006

    • Author(s)
      M.Nakamura et al.
    • Journal Title

      Phys.Lett.A 359

      Pages: 663-663

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Finite Temperature Effect on Knock-on Ion Production and Neutron Energy Spectrum in Deuterium-Tritium Fusion Plasma2006

    • Author(s)
      M.Nakamura et al.
    • Journal Title

      J.Plasma Phys. 72

      Pages: 1179-1179

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Kinetic Analysis of γ-Ray-Generating Reactions for Fuel Ion and Energetic Particle Diagnostics of D-T Fusion Plasma2006

    • Author(s)
      M.Nakamura et al.
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan Vo.75, No.2

      Pages: 24801-24801

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Finite Temperature Effect on Knock-on Ion Production and Neutron Energy Spectrum in D-T Fusion Plasma2006

    • Author(s)
      M.Nakamura, Y.Nakao
    • Journal Title

      Journal of Plasma Physics (in press)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Roles of Non-Thermal Nuclear Processes in Ignited Fusion Plasmas2005

    • Author(s)
      M.Nakamura et al.
    • Journal Title

      ICENES2005-Proceedings of 12^<th> International Conference on Emerging Nuclear Systems, Brussels 21-26 August 2005, ISBN-907-69711-02

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] On Potentiality of Ion Temperature and Fuel Density Ratio Measurements in D-T Plasma Using ^6Li+D and ^6Li+T Nuclear Reactions2004

    • Author(s)
      M.Nakamura et al.
    • Journal Title

      J.Plasma Fusion Res.SERIES Vol.6

      Pages: 295-295

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2024-03-26  

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