| 研究課題/領域番号 |
20K14442
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分14020:核融合学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
向井 啓祐 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (70807700)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 核融合中性子 / 燃料生産性 / ブランケット / コーティング / 中性子発生 / オンライン計測 / 中性子輸送 / 核融合 / 水素同位体 / 放射線 / 中性子計測 / 水素吸蔵合金 / 中性子 / ダイヤモンド検出器 / 放射化箔法 / トリチウム / エネルギー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
トリチウム増殖比が１を超えなければ核融合炉は成立しないが、炉以外の環境でTBRを評価する方法はこれまでにわかっていない。本研究では核融合炉以外の環境で燃料生産性能の評価手法の確立を目指す。核融合炉実機よりも格段に小さい模擬ブランケット体系で核融合炉と同様の白色（ミリ～メガ電子ボルト）の中性子スペクトルを発生させ、中性子束分布の計測と燃料生産性能の評価を行う。本研究は中性子のエネルギー成分に着目して核融合炉を模擬し、計算では知り得ない中性子の挙動を解明する。原型炉実証試験に先立ち、燃料生産に影響する因子の発見や重要な設計課題の抽出に繋がることが期待される。
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| 研究成果の概要 |
本研究では小型放電型核融合中性子源を用い、模擬ブランケット内でエネルギー幅の広い中性子を発生させ、中性子とトリチウム生産率の計測・評価を実施した。中性子発生量増大のために、電極にはチタンコーティングを施した。これにより、中性子発生率が約40％程度向上し、電極の深さ方向分析によって表面濃度の上昇が発生率の向上に寄与していることを明らかにした。単結晶ダイヤモンド検出器を5つの異なる位置（位置A-E）に配置し、中性子輸送実験を実施した。リチウムの中性子捕捉反応に起因するトリトンを検出し、トリチウム生成率を実験的に評価した。小型放電型中性子源でトリチウム生成率が高い精度で評価できることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、電極表面へのコーティングによって中性子発生率が上昇することを示した。中性子を用いた建築物の診断やラジオグラフィなどの応用に向け、小型中性子源の高性能化に寄与する成果であると考えられる。中性子輸送実験ではモンテカルロ計算との比較により、C/E値（実験値と計算値の比）と測定誤差の評価を行った。線量の低い小型中性子源を用いて三重水素生成率を評価したのは本研究がはじめてであり、高コストな加速器を使用しない実験手法として、ブランケット試験体の燃料生産性能の評価に役立つと考えられる
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