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多重散乱型飛行時間法に基づくトリチウム燃焼率測定用中性子スペクトロメータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18035004
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋大学

研究代表者

井口 哲夫  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60134483)

研究分担者 河原林 順  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80283414)
渡辺 賢一  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30324461)
浅井 啓輔  名古屋大学, 工学研究科, 研究員 (40377875)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
2007年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
2006年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
キーワード中性子スペクトロメータ / 燃料イオン比 / 飛行時間法 / 加速器DT中性子源 / 中性子-γ線弁別 / プラスチックシンチレータ / 液体シンチレータ / 微量DD中性子検出
研究概要

DT燃焼プラズマにおける燃料イオン比計測手法のうち,中性子スペクトロメトリに基づく手法はDD/DT核融合反応から発生するDD中性子(2.45MeV)とDT中性子(14.1MeV)の強度比から算出するものであり,中性子の高い透過性を利用してプラズマ中心付近のモニタリングに有利である.本研究では高出力領域での燃焼D/T比(プラズマ中で燃焼したD/T比)測定に特化した中性子スペクトロメータとして,二結晶型飛行時間法をベースに,飛行時間を測定する結晶対の前に中性子散乱体を挿入した多重散乱飛行時間中性子スペクトロメータの開発を行っており,昨年度までに加速器DT中性子源を用いたDT中性子中に約1%程度混入するDD中性子の検出に成功しでいる.しかしながら,二結晶型飛行時間法は二つの結晶間での同時計数手法に基づいていることから,ガンマ線などによるランダムな事象による偶然同時計数が中性子検出のバックグラウンドとなる.そこで今年度は中性子検出の信号/バックグラウンド比向上を目的に,中性子-γ線弁別回路を導入することでガンマ線起因のバックグラウンド低減を目指したシステム改良を行った.改良後の検出器性能を評価するために日本原子力研究開発機構FNS加速器DT中性子源を用いて実験を行った結果,ガンマ線起因のバックグラウンド(偶然同時計数)を約97%低減することに成功し,今回の改良の有用性を実証した.また,本中性子スペクトロメータを国際熱核融合炉ITERへ搭載した場合を想定し,モンテカルロシミュレーションによってDD中性子検出の計数統計を評価し,実機運転時に期待されるサンプリングタイムを算出した結果,DD/DT中性子強度比測定の計数統計20%を得るのに必要なサンプリングタイムは,中性子-γ線弁別回路導入前の8.5sに比べ導入後は1.9sと大幅に改善する見込みがあることが示された.

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Improvement of Multi-Scattering Time-of-Flight Neutron Spectrometer to Measure the D/T Ratio in a Fusion Experimental Reactor2008

    • 著者名/発表者名
      Keisuke ASAI, Kyouhei YUKAWA, Tetsuo IGUCHI, Haruki IWAI, Norihiro NAOI, Jun KAWARABAYASHI
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology (accepted) supplement

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel concept of time-of-flight neutron spectrometer for measurement of the D/T burning ratio in the ITER2006

    • 著者名/発表者名
      K.Asai, N.Naoi, T.Iguchi, K.Watanabe, J.Kawarabayashi, T.Nishitani
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments Volume 77

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 燃焼D/T比測定用多重散乱飛行時間中性子スペクトロメータのITERへの適用検討2008

    • 著者名/発表者名
      湯川恭平, 浅井啓輔, 井口哲夫, 岩井春樹, 河原林 順, 今野力
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      近畿大学,東大阪
    • 年月日
      2008-03-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 核燃焼プラズマ中燃焼同位体比計測のための多重散乱型飛行時間中性子スペクトロメータの開発2008

    • 著者名/発表者名
      浅井啓輔, 湯川恭平, 井口哲夫, 岩井春樹, 河原林 順, 今野 力
    • 学会等名
      第6回同位体科学研究会
    • 発表場所
      名古屋大学,名古屋
    • 年月日
      2008-03-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 核融合実験炉における燃焼D/T比測定用多重散乱飛行時間中性子スペクトロメータの適用検討2008

    • 著者名/発表者名
      湯川恭平, 浅井啓輔, 井口哲夫, 岩井春樹, 河原林 順, 今野力
    • 学会等名
      第22回 研究会「放射線検出器とその応用」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構,茨城
    • 年月日
      2008-02-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 核融合実験炉における燃焼D/T比測定のための多重散乱飛行時間型中性子スペクトロメータの性能改善2007

    • 著者名/発表者名
      浅井啓輔、湯川恭平、井口哲夫、渡辺賢一、河原林順、山内通則、今野力
    • 学会等名
      第24回 プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      イーグレひめじ,姫路
    • 年月日
      2007-11-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of trace DD neutron detection using a multi-scattered time-of-flight neutron spectrometer to measure the fuel ratio in a fusion experimental reactor2007

    • 著者名/発表者名
      K. Asai, K. Yukawa, T. Iguchi, N. Naoi, K. Watanabe and J. Kawarabayashi C. Konno
    • 学会等名
      8th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 年月日
      2007-10-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of Multi-Scattering Time-of-Flight Neutron Spectrometer to Measure the D/T Ratio in a Fusion Experimental Reactor2007

    • 著者名/発表者名
      Keisuke ASAI, Kyouhei YUKAWA, Norihiro NAOI, Haruki IWAI, Tetsuo IGUCHI, Kenichi WATANABE, Jun KAWARABAYASHI and Chikara KONNO
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Isotope Science and Engineering from Basics to Applications
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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