アルファ粒子に関わる物理課題のための計測システム

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16340177
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 笹尾 真実子 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00144171)
• 研究分担者: 北島 純男 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30161475) ; 岩崎 信 東北大学, 大学院・教育情報学研究部, 教授 (10005465) ; 岩崎 智彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70184869) ; 草間 義紀 日本原子力研究開発機構, 炉心プラズマ研究部, 室長(研究職) (70343902) ; 磯部 光孝 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教 (00300731) ; 西浦 正樹 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教 (60360616)
• キーワード: 中性子粒子ビーム / 中性子計測 / 負イオンビーム / アルファ粒子計測 / 損失アルファ粒子計測 / 二次元計測 / 核融合 / プラズマ

研究概要

α粒子の閉じ込めとそれによる自己加熱は熱核融合実験における最重要課題であるが、同時に磁場閉じ込め実験において初めて遭遇する様々な物理課題を内在している。本研究では、α粒子に関わる物理課題の計測手段を見直し、物理研究のため最適に機能させるために必要な項目を洗い出して開発研究を推進していく。今年度は本基盤研究の終了年度として以下の研究を行った。
(1)核燃焼下で損失α粒子を測定するためには、高い中性子束・高温環境等の難題があるが、これ迄の研究において開発した耐熱性セラミックシンチレーターについて、このエネルギー領域のα線を照射し、入力粒子フラックスに対する線形性を確認した。感度の温度特性を測定したところ、300℃程度で問題なく使用できることがわかった。また、照射による減弱が観測されるものの、アニール効果により回復できることがわかった。さらに原子炉中性子線を照射し、感度の温度特性、照射効果、アニール効果を測定した。照射により透明度が下がる、また発光効率の減少があるものの照射後のアニール効果を確認した。γ線を照射し、パルス測定によるエネルギー分析性について線形性が確認できた。これらにより、熱核融合実験装置実機で使用できる検出器が開発できた。
(2)損失α粒子の熱核融合実験装置実機でのフルジャイロ運動軌道計算をする計算機コードに壁の情報を組み込み、損失機構解明に最適化した測定位置を求める事が可能となった。
(3)また、α粒子発生分布に直接関わる、d/tイオン密度比測定手法のひとつとして、DD反応から発生する2.5MeV中性子とDT反応から発生する14MeV中性子との分離ができる飛行時間分析型スペクトロメータについて、昨年度までの概念設計に基づき実機を製作し、1000cpsの14MeV中性子場の中でDD中性子のみを検出し、分解能の良いシステムを開発した。
(4)昨年度までの成果を加え研究成果のまとめを行なった。

研究成果

• [雑誌論文] Fusion Product Diagnostics (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Sasao, et. al.
  • 雑誌名: Fusion Science & Technology Volume 53 ÅE Number 2 ページ: 604-639
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-of-flight analyzer system to detect reflected particles from a solid surface following low-energy particle injection (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaokab, et. al.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments Volume 79 Number 2 ページ: 02C701-1-02C701-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of ion viscosity by spontaneous L-H transitions under marginal hot cathode biasing in the Tohoku University Heliac (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kitajima, et. al.
  • 雑誌名: Nucl. Fusion 48 No 3 ページ: 035002(6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diagnostics (2007)
  • 著者名/発表者名: A. J. H. Donn, et. al.
  • 雑誌名: Nucl. Fusion 47 No 6 ページ: S337-S384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a time of flight spectrometer for nd/nt fuel ratio measurement in burning plasma (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Okada, et. al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 2 ページ: S1083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proof of principle experiment of a fast He0 beam production for alpha particle diagnostics (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Tanaka, et. al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 2 ページ: S1105
  • 査読あり
• [学会発表] 東北大学ヘリアック装置における高速回転バイアスプラズマ中での高周波揺動計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田中豊
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 大阪 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 東北大学ヘリアック装置における外部摂動磁場コイルによる磁気島回転実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 梅津創
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 大阪 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 東北大学ヘリアックにおける粒子注入型電極による高密度プラズマ実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宇藤裕康
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 大阪 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 損失α粒子測定用YAG: Ceシンチレータのα線、γ線に対する応答関数測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤義文
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 大阪 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 重水素プラズマを対象とした中性子スペクトロメーとしての3He比例計数管の性能評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 磯部光孝, 他
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第24回年会
  • 発表場所: 姫路 イーグレひめじ
  • 年月日: 2007-11-27
• [学会発表] ITERにおける損失アルファ粒子計測のための軌道解析と中性子照射効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 船木弾
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第24回年会
  • 発表場所: 姫路 イーグレひめじ
  • 年月日: 2007-11-27
• [学会発表] Investigation of measurable lost alpha particle orbits on ITER (2007)
  • 著者名/発表者名: Claes Carrander
  • 学会等名: 日本物理学会 第62回年次大会プログラム
  • 発表場所: 北海道 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-20