光ファイバーセンシングに基づく高機能核融合中性子計測系の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14208051
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 井口 哲夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60134483)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瓜谷 章 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (10213521) ; 渡辺 賢一 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (30324461) ; 河原林 順 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (80283414) ; 西谷 健夫 日本原子力研究所, 核融合工学部, 主任研究員 ; 笹尾 真実子 東北大学, 工学研究科, 教授 (00144171)
• Keywords: 核融合 / 中性子計測 / 光ファイバーセンシング / 核融合プラズマ / プラズマ診断

Research Abstract

本研究は、異なる特性の有機材系光ファイバーやシンチレータ材を位置検出型光電子増倍管とうまく組み合わせ、入射した核融合中性子との相互作用で生じる発光量と発光位置を同時測定する要素技術開発をベースに、光ファイバーセンシングによって機能の統合化された核融合中性子計測系の新概念構築、さらにプロトタイプシステムの設計・試作による性能実証を目的としている。
平成14年度に、本研究の基軸となる要素技術、即ちプラスチック系光ファイバーや有機液体シンチレータ中に挿入された波長シフト光ファイバーから、入射中性子によるセンサー内発光を位置敏感型光電子増倍管で個別に検出する方式について、基本原理を実証したことを受け、平成15年度に実施した研究概要と成果は、以下の通りである。
(1)フラットパネル位置検出型光電子増倍管を用いて、多重光ファイバーセンサーの信号処理を効率的に行うための回路系を独自に設計・試作した。
(2)2段に並べたプラスチック系光ファイバー検出器を用いて、各段における入射中性子位置検出に加え、両者間の散乱中性子の飛行時間測定から、中性子入射プロファイルとエネルギースペクトルが同時に得られる簡便かつコンパクトな高機能核融合中性子計測系を考案し、プロトタイプ検出器の試作により、基本特性を実験的に評価した。
(3)高速中性子入射による有機液体シンチレータ中の発光を波長シフトファイバーで読み出す方式について、中性子とγ線の信号の波形弁別が可能であることを初めて見出し、高速中性子画像センサーとしての基本性能を明らかにした。
以上、光ファイバーセンシングに基づく高機能核融合中性子計測系の具体的な概念構築と基本動作を実証できた段階にあり、今後、実験結果とシミュレーション計算をもとに、性能改善のための設計改良を進めるとともに、有感面積、耐放射線性の向上などの実用化に向けた技術改善の検討を行う予定である。