耐放射線新型検出器を用いた核融合プラズマの高速中性粒子トモグラフィー計測研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14208056
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 草間 義紀 特殊法人日本原子力研究所, 炉心プラズマ研究部・主任, 研究員・室長 (70343902)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森岡 篤彦 特殊法人日本原子力研究所, 炉心プラズマ研究部, 研究員 (10354565) ; 武智 学 特殊法人日本原子力研究所, 炉心プラズマ研究部, 研究員 (40370423) ; 石川 正男 特殊法人日本原子力研究所, 炉心プラズマ研究部, 博士研究員 ; 笹尾 真実子 東北大学, 工学部, 教授 (00144171) ; 西谷 健夫 特殊法人日本原子力研究所, 核融合工学部, 主任研究員・室長 (30354608)
• Keywords: ダイヤモンド検出器 / 高速中性粒子測定 / エネルギー較正 / 波高分布 / JT-60 / TAEモード / エネルギー分布 / 多チャンネル化

Research Abstract

1.核融合プラズマ閉じ込め装置(JT-60:日本原子力研究所那珂研究所)でダイヤモンド検出器を用いて高速中性粒子測定を行うため、ダイヤモンド検出器を専用の取り付けフランジに固定して測定ポートに取り付けた。また、プリアンプ及びその電源、メインアンプ、ADC等のデータ処理モジュールを設置した。
2.α粒子線源(^<241>Am;5.486MeV)を用いてダイヤモンド検出器のエネルギー較正を実施した。波高分析によって鮮明なα粒子のピークを観測し、アンプのゲイン調整を含めて較正係数を決定した。
3.JT-60の中性子、ガンマ線環境下で測定を行うため、ボロンを添加したポリエチレンと鉛を用いて、全体としては概ね88cm×65cm×60cmの遮蔽体を製作して、ダイヤモンド検出器の周りに取り付けた。
4.ダイヤモンド検出器を用いてJT-60において高速中性粒子測定を開始した。先ず、プラズマ加熱のための中性粒子ビームの入射方向や入射エネルギーとダイヤモンド検出器の波高分布との関係から、低波高のノイズを除き、波高分布が高速中性粒子によるものであることを確認できた。
5.さらに、高エネルギー中性粒子ビーム入射で生成される高速イオンのエネルギー分布を測定するとともに、トロイダルアルヴェン固有(TAE)モードが発生した際の高速イオンのプラズマ中心部からの吐き出しを観測することに成功した。これにより、40keV〜360keV(入射エネルギーは380keV)というほぼ全エネルギー領域にわたって、TAEモードと高速イオンの相互作用の特徴を詳細に明らかにすることができた。
6.JT-60において、3個のダイヤモンド検出器を用いて同時に高速中性粒子測定を行うため、JT-60の測定ポートを改造して枝管を3個取り付け、それらにダイヤモンド検出器を取り付けるための短管や真空排気を行うためのゲートバルブ等を設置した。