可搬型慣性―静電閉じ込め核融合パルス中性子源の開発

便携式惯性静电约束聚变脉冲中子源的研制

• 批准号: 14655031
• 负责人: 河野 俊之
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655031/
• 关键词: 慣性-静電閉じ込め; 核融合; 中性子; パルス; ビーム

慣性-静電閉じ込め核融合では,陽極の中心にグリッド状陰極を設置し,重水素等の気体を封入して電極間で放電を行うと,生成されたイオンが陰極中心で衝突して核融合反応を生じることにより中性子を生成する。装置は小型,軽量のため可搬型中性子源として利用可能で,特にパルス中性子源を開発できれば,対人地雷等の探知システムを構築することも可能になる。そこで,本研究ではパルス中性子源に適した放電回路の設計・製作および中性子検出システムの設計・製作を行い,放電特性ならびに中性子生成特性を調べ,実用化のための資料を得ることを目的とした。本年度の研究により,以下の成果が得られた。1.耐電圧65kV,電流容量30Aの半導体スイッチを用いたパルス放電回路を製作した。ただし,電源には既存の直流電源を用い,直流放電にパルス放電を重畳する方式としたため,パルス電圧とパルス電流を自由に設定することはできなかった。今後,パルス放電回路にも独立した充電電源を備える必要がある。2.パルス放電時の電流-電圧特性を得た。直流放電時のグロー特性とは異なり,正抵抗特性を有していることがわかった。3.分光計測により,ビームおよび陰極中心のコアプラズマが存在していることを見出した。4.パルス電圧30kV,電流2A,重水素の封入圧力10.4mTorrにおいて,5×10^6n/sの中性子生成率が得られた。この値は,直流放電で得られた中性子生成率の比例則に従っていることがわかった。これは,本研究で用いた放電電流の範囲では,ビーム-ビーム衝突が未だ支配的ではないことを意味している。5.パルス電源と放電部を接続するケーブルの静電容量によりパルス電圧の立ち上がりが遅くなり,さらに直流放電を行っているにもかかわらず放電形成遅れが生じることが明らかになった。この時間遅れを低減するためには,密度の大きな予備電離プラズマ源あるいはイオン源が必要であると考えられる。

Inertia - electrostatic closed じ 込 め nuclear fusion で は, anode の center に グ リ ッ ド cathode を set し, heavy water element such as の 気 body を し sealed で て electrodes discharge line を う と, generate さ れ た イ オ ン が cathode center で conflict し て against nuclear fusion 応 を raw じ る こ と に よ り in temper を generated す る. Device は small, 軽 の た め can be moved in temper source と し て may use で, trevor に パ ル ス temper in open source を 発 で き れ ば, people mines such as seaborne の ascertain シ ス テ ム を build す る こ と も may に な る. そ こ で, this study で は パ ル ス temper in source に optimum し た の discharge circuit design, production of お よ び temper 検 out シ ス テ ム の line design, production of を い, discharge characteristic な ら び に temper in generation features を べ, be with the の た め を の data to る こ と を purpose と し た. This year, <s:1> research によ によ, and the following <s:1> results が られた. The <s:1> semiconductor ス ッチを ッチを can withstand a voltage of 65kV and has a current capacity of 30A. It is made by using the <s:1> たパ ス ス ス discharge circuit を to produce <s:1> た た. た だ し, power に は existing の を い, dc power supply dc discharge に パ ル ス discharge を heavy 畳 す る way と し た た め, パ ル ス electric 圧 と パ ル ス current を set free に す る こ と は で き な か っ た. In the future,パ ス ス discharge circuits に <e:1> independent <s:1> た charging power supplies を will be available える necessary がある. 2. Youdaoplaceholder0 ス ス the current-voltage characteristic during discharge を gets た. During direct current discharge, the <s:1> グロ グロ characteristics are と different from な <e:1>, and the forward resistance characteristics を include <s:1> て る る とがわ とがわ った った った. 3. The spectrometer measuring に よ り, ビ ー ム お よ び cathode center の コ ア プ ラ ズ マ が exist し て い る こ と を see out し た. 4. パ ル ス electric 圧 30 kv, 2 a current, heavy water element の sealed pressure 10.4 mTorr に お い て, 5 x 10 ^ 6 n/s の が temper generation rate in ら れ た. The <s:1> <s:1> value, and the direct current discharge で gives the られた medium property generation rate <e:1> ratio, then に従って る る とがわ とがわ った った った. こ れ は, this study で with い た discharge current の van 囲 で は, ビ ー ム - ビ ー ム conflict が だ not dominate で は な い こ と を mean し て い る. 5. パ ル ス power department を と discharge after 続 す る ケ ー ブ ル の electrostatic capacity に よ り パ ル ス electric 圧 の stand on ち が り が 遅 く な り, さ ら に dc discharge line を っ て い る に も か か わ ら ず discharge form 遅 れ が raw じ る こ と が Ming ら か に な っ た. こ の time 遅 れ を low cut す る た め に は, large density の き な reserve ionization プ ラ ズ マ source あ る い は イ オ ン source が necessary で あ る と exam え ら れ る.

项目成果

K.Yamauchi, M.Watanabe, A.Okino, T.Kohno, E.Hotta: "Characteristics of Neutron Source Based on Radially Convergent Beam Fusion"2003 IEEE International Conference on Plasma Science. (2003)

K.Yamauchi、M.Watanabe、A.Okino、T.Kohno、E.Hotta：“基于径向会聚束聚变的中子源特性”2003 年 IEEE 国际等离子体科学会议。

K.Yamauchi, K.Tomiyasu, A.Okino, M.Watanabe, et al.: "Pulsed Operation of Neutron Source Using Inertial Electrostatic Confinement"26^<th> International Conference on Phenomena in Ionized Gases. (2003)

K.Yamauchi、K.Tomiyasu、A.Okino、M.Watanabe 等人：“使用惯性静电约束的中子源脉冲操作”第 26 届国际电离气体现象会议。

K.Yamauchi, K.Ogasawara, K.Tomiyasu, M.Watanabe, et al.: "Pulsed Discharge Characteristics of Spherically Convergent Beam Fusion"2002 IEEE International Conference on Plasma Science. 234 (2002)

K.Yamauchi、K.Ogasawara、K.Tomiyasu、M.Watanabe 等人：“球面会聚束聚变的脉冲放电特性”2002 年 IEEE 国际等离子体科学会议。

K.Yamauchi, K.Tomiyasu, M.Watanabe, A.Okino, et al.: "Fundamental Study of Radially Convergent Beam Fusion"The 5^<th> US-Japan Workshop on Inertial Electrostatic Confinement. (CD-ROM). (2002)

K.Yamauchi、K.Tomiyasu、M.Watanabe、A.Okino 等人：“径向会聚光束聚变的基础研究”第 5 届美日惯性静电约束研讨会。