燃焼プラズマのための損失アルファ粒子検出器の開発

燃烧等离子体损失α粒子探测器的开发

• 批准号: 17044006
• 负责人: 西浦 正樹
• 金额: $ 2.62万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17044006/
• 关键词: 高エネルギーイオン; アルファ粒子; シンチレータ; 耐熱性; プラズマ計測; プローブ; プロトン; 高温プラズマ

損失イオンプローブは損失イオン(アルファ粒子)のエネルギーとピッチ角を同時に計測できる検出器である.燃焼プラズマでは損失イオンプローブを用いた損失アルファ粒子計測手法は最有力候補である.しかし,従来用いてきたZnS:Agシンチレータは,耐熱性の問題から,燃焼プラズマにおける計測では使用できない.本研究はこの耐熱性問題を解決することで,損失アルファ粒子計測が可能となるばかりではなく,燃焼プラズマにおけるプラズマ物理の解明を大きく推進する研究である.耐熱シンチレータを開発するために,シンチレータ諸特性(発光の強度の温度依存性,発光波長など)を調べる発光測定装置を新たに製作した.この装置には温度計,加熱ヒータ,分光窓と分光器等を取り付けた.シンチレータはZnS:AgとY_3Al_5O_<12>:Ceの粉末をバインダーに混ぜて塗布したものを用いて,MeVプロトンとヘリウムビームの照射試験を行った.その結果,He^+ flux ^-4x10^<12>ions/(cm^2s)を照射し,発光強度の直線性を確認した.Fluenceが増大すると発光強度が低下することがわかった.バインダーを熱処理した場合,140分のビーム照射(flux:1.8x10^<12>ions/(cm^2s),fluence:9x10^<17>ions/(cm^2))によりY_3Al_5O_<12>:Ceの発光強度は照射初期の50%に低下した.ITERの年間照射時間に換算すると33%に低下することが分かった.温度特性は従来報告されているものと同様であった.300℃で発光強度が半減するのでより高温でも発光する材料を開発する必要がある.一方,核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDにおいて,損失イオンプローブの開発とそれを用いた計測を行った.様々な実験条件で,高速イオンの損失信号の観測に成功した.将来の燃焼プラズマ下での損失アルファ粒子計測を模擬するために,本研究で開発されたシンチレータをLHDプラズマ計測に使用する予定である.

The loss is measured simultaneously with the loss detector. The most powerful candidate for particle measurement The problem of heat resistance, combustion and measurement of ZnS:Ag in the future. This study aims to solve the problem of heat resistance and to advance the study of particle measurement and combustion physics. A new device for measuring light emission was developed based on the characteristics of light emission intensity and wavelength. These devices include thermometers, heaters, spectrometers, spectrometers, etc. The powder of ZnS:Ag and Y_3Al_5O_<12>:Ce is mixed with the powder of ZnS: Ag and Y_3Al_5O_: Ce. As a result,He^+ flux ^-4x10^<12>ions/(cm^2s) is irradiated, and the linearity of the emission intensity is confirmed.Fluence increases, emission intensity decreases, and emission intensity decreases. In the case of heat treatment, the emission intensity of Y_3Al_5O_ :Ce decreased by 50% in the initial irradiation period after 140 minutes of irradiation (flux:1.8x10 <12>^ions/(cm^2s), flux:9x10^<17>ions/(cm^2))<12>, and decreased by 33% in the annual irradiation time of ITER. Temperature characteristics are reported in the same way. 300 ℃ light emission intensity is reduced by half, and high temperature light emission material is required to develop. A large-scale nuclear fusion science research facility LHD, the loss of the development of the use of measurement. Under these conditions, the loss of signal at high speed was successfully measured. In the future, the loss of LHD particles under combustion conditions will be simulated. This study will develop a method for predicting the use of LHD particles under combustion conditions.