新型SOI構造半導体による核融合生成荷電粒子・電子・イオン温度 同時計測器提唱開発

プラズマ核融合研究に於いて、α粒子に代表される核融合反応生成粒子を計測し、核反応発生位置の計測・同定はもとより、生成粒子のエネルギー・スローイングダウン等による電子温度Te・イオン温度Tiの空間・時間変化を、核融合反応生成粒子と共に同時弁別計測ができれば、核反応プラズマ内部の輸送や安定性を含む振る舞いを解明する重要なデータが得られる。本研究では、Te・Tiの同時計測に加え、更に核融合反応生成粒子を同時に計測できる、新しい小型SOI構造を持つ半導体検出器を設計開発することにより、従来の計測概念を変える「新しい核融合反応生成粒子の振る舞いとその効果・エネルギー輸送の同時計測器」を提唱・開発・実証し、新たな核反応プラズマ研究を行う計測基盤を確立する事を研究目的とする。今年度は、「新型SOI構造半導体検出器の素特性実証実験、並びにプラズマ実験による、荷電粒子・電子・イオン温度同時計測性能実験を実施した。即ち、(1)イオン源実験、高エネルギー加速器研究機構(つくば市)のシンクロトロン放射光実験で、荷電交換中性粒子CX・X線への検出器素特性実証実験を行った。(2)更にガンマ10実験で、荷電粒子・電子・イオン温度同時計測性能実証実験を行い、既設計測器とのクロスチェックを行いながら計測器性能を実証した。(3)全く同様に、DD実験の3Heや、 DT実験時の4He(α粒子)吸収位置に空乏層を局所化させる新手法を、本萌芽研究により確立し、核融合反応生成粒子計測法の新しい手法・カテゴリーの創成を図った。(4)本方式は、更に拡張すると、トモグラフィー計測器としてプラズマ内部に生成された電場のシアーに対する、プラズマの乱れの抑制効果の空間時間変化を測ることができる可能性を秘めている。

プラズマ核融合研究に於いて、α粒子に代表される核融合反応生成粒子を計測し、核反応発生位置の計測・同定はもとより、生成粒子のエネルギー・スローイングダウン等による電子温度Te・イオン温度Tiの空間・時間変化を、核融合反応生成粒子と共に同時弁別計測ができれば、核反応プラズマ内部の輸送や安定性を含む振る舞いを解明する重要なデータが得られる。本研究では、Te・Tiの同時計測に加え、更に核融合反応生成粒子を同時に計測できる、新しい小型SOI構造を持つ半導体検出器を設計開発することにより、従来の計測概念を変える「新しい核融合反応生成粒子の振る舞いとその効果・エネルギー輸送の同時計測器」を提唱・開発・実証し、新たな核反応プラズマ研究を行う計測基盤を確立する事を研究目的とする。今年度は、「新型SOI構造半導体検出器の素特性実証実験、並びにプラズマ実験による、荷電粒子・電子・イオン温度同時計測性能実験を実施した。即ち、(1)イオン源実験、高エネルギー加速器研究機構(つくば市)のシンクロトロン放射光実験で、荷電交換中性粒子CX・X線への検出器素特性実証実験を行った。(2)更にガンマ10実験で、荷電粒子・電子・イオン温度同時計測性能実証実験を行い、既設計測器とのクロスチェックを行いながら計測器性能を実証した。(3)全く同様に、DD実験の3Heや、 DT実験時の4He(α粒子)吸収位置に空乏層を局所化させる新手法を、本萌芽研究により確立し、核融合反応生成粒子計測法の新しい手法・カテゴリーの創成を図った。(4)本方式は、更に拡張すると、トモグラフィー計測器としてプラズマ内部に生成された電場のシアーに対する、プラズマの乱れの抑制効果の空間時間変化を測ることができる可能性を秘めている。