高エネルギー粒子誘起ガンマ線計測法の核燃焼場への応用

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24360384
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西浦 正樹 東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (60360616)
• 研究分担者: 山岡 人志 独立行政法人理化学研究所, 石川X線干渉光学研究室, 先任研究員 (30239850) ; 田中 照也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30353444) ; 長坂 琢也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (40311203) ; 谷池 晃 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 准教授 (50283916) ; 松本 新功 徳島文理大学, 人間生活学部, 講師 (50441598) ; 藤本 靖 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 講師 (70343241) ; 島添 健次 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70589340) ; 木崎 雅志 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70598945)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: アルファ粒子 / 核融合 / ガンマ線 / 耐放射線 / 中性子 / イメージ / プラズマ計測 / 多チャンネル検出器

研究実績の概要

本研究は核燃焼プラズマ中のDT反応で発生した3.5MeVアルファ粒子の閉じ込め物理に関する研究を行うことを目的としている．そのために，今までに無い高エネルギー粒子検出手法（損失アルファ粒子誘起ガンマ線スペクトロスコピー）を提案し，確立に向けた開発
研究を行う．核融合炉の第一壁へ損失してくる高エネルギーアルファ（損失アルファ）粒子とベリリウム第一壁との衝突反応9Be(α,nγ)12Cにより誘起された4.44MeVγ線の検出がその基本原理である．観測されたγ線から元の損失アルファ粒子の振る舞いを理解する
ことが可能になる．γ線検出器は真空容器壁から離れた場所に設置することも可能となり，アルファ粒子を直接シンチレータで検出する従来の損失アルファ粒子検出器の課題であった，検出器の設置場所の確保，多チャンネル化，耐熱・耐放射線性を解決することが可能である．本年度は主として以下の3項目の研究を推進した．
(a.1)4.44MeVγ線イメージング検出システムの性能試験を昨年に引き続き行った．
(a.2)昨年度から引き続き神戸大タンデム加速器施設にてα粒子のエネルギーと粒子束を制御したγ線検出実験を行った．HPGeを用いることでガンマ線のドップラー広がりと角度依存性の存在を観測した．そのメカニズム解明と定量評価に向けた基礎データを取得した．
(c)核融合装置に適用するために，東大RT-1装置の軟X線エネルギースペクトル計測をSi検出器により行った．高エネルギー電子によるX線は高いところで50keV程度が存在することが分かった．それに対応したX線イメージ測定について，最適な検出器を検討した．

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of roughness and temperature on low-energy hydrogen positive and negative ion reflection from silicon and carbon surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Tanaka, S. Kato, T. Miyamoto, M. Nishiura, K. Tsumori, Y. Matsumoto, T. Kenmotsu, A. Okamoto, S. Kitajima, M. Sasao, M. Wada, H. Yamaoka
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 85 ページ: 02C311,1-4
  • DOI: 10.1063/1.4855455
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion induced gamma ray detection for fast ions escaping from fusion plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nishiura, K. Doi, A. Taniike, T. Matsuki, K. Shimazoe, T. Mushiake, M. Yoshino, T. Nagasaka, Y. Fujimoto, K. Fujioka, T. Tanaka, M. Kisaki, H. Yamaoka, Y. Matsumoto, M. Wada
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 85 ページ: 11E804,1-3
  • DOI: 10.1063/1.4886764
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of a new high-beta and high-density state of a magnetospheric plasma in RT-1 (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, Y. Yano, Z. Yoshida, M. Nishiura, J. Morikawa, Y. Kawazura, T. Nogami, and M. Yamasaki
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 21 ページ: 082511,1-6
  • DOI: 10.1063/1.4893137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curret Activities in the Interactive Joint Research at Tohoku University - Advanced Evaluation of Radiation Effects on Fusion Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kurishita, Masahiro Hatakeyama, Minoru Narui, Satoru Matsuo, Tatsuo Shikama, Kohei Tada, Noriyasu Ohno, Takao Takeuchi, Yuji Hatano, Masaki Nishiura, Yousuke Nakashima, Hideo Watanabe, Kazutoshi Tokunaga, Tomoaki Hino, Yoshio Ueda, Takeo Muroga, Akio Sagara, Osamu Kaneko
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 9 ページ: 3405136,1-4
  • DOI: 10.1585/pfr.9.3405136
  • 査読あり
• [学会発表] 磁気圏型RT-1における高密度・高ベータプラズマ加熱とその特性測定のための計測器開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西浦正樹，吉田善章，齋藤晴彦，矢野善久，川面洋平，山崎美由梨，Kashyap Ankur，虫明敏生
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都新宿区)
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] Extended Plasma Production Regime using 8.2 GHz Klystron in RT-1 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西浦正樹, 吉田善章，齋藤晴彦，矢野善久，川面洋平，野上智晃，山崎美由梨，Kashyap Ankur，虫明敏生
  • 学会等名: Plasma Conference2014
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
  • 年月日: 2014-11-21
• [学会発表] 磁気圏型装置RT-1において生成された高βプラズマの電子温度計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 虫明敏生, 吉田善章, 西浦正樹, 齋藤晴彦, 矢野善久, 川面洋平, 山崎美由梨, Ankur Kashyap
  • 学会等名: Plasma Conference2014
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] Improved beta (local beta > 1) and density in electron cyclotron resonance heating on the RT-1 magnetosphere plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nishiura, Z. Yoshida, H. Saitoh, Y. Yano, Y. Kawazura, T. Nogami, M. Yamasaki
  • 学会等名: 25th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: HotelPark Inn Pribaltiyskaya(St. Petersburg, Russia)
  • 年月日: 2014-10-15
• [学会発表] 核融合高エネルギーイオン誘起ガンマ線検出器の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西浦正樹，土居謙太，谷池晃，松木拓也，島添健次，虫明敏生，吉野将生，長坂琢也，藤本靖，藤岡加奈，田中照也，木崎雅志，山岡人志，松本新功，和田元
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道札幌市)
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] Operation regime of RT-1 by electron cyclotron heating (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nishiura, Z. Yoshida, H. Saito, Y. Yano, Y. Kawazura, T. Nogami, M. Yamasaki, T. Mushiake, K. Ankur
  • 学会等名: 18th Joint Workshop on electron cyclotron emission and electron cyclotron resonance heating (EC18)
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall(奈良県奈良市)
  • 年月日: 2014-04-23
• [備考] 吉田・西浦研究室
  • URL: http://www.ppl.k.u-tokyo.ac.jp/