ガンマ線計測に基づくノックオンイオン及びアルファ粒子減速過程の診断法

基于伽马射线测量的碰撞离子和α粒子减速过程诊断方法

• 批准号: 18035010
• 负责人: 中尾 安幸
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Kyushu University
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18035010/
• 关键词: 爆縮 DT 燃料プラズマ; 縮退度診断法; Be 添加物; α 粒子; γ 線生成核反応; 反応確率; γ 線生成率; DT 中性子発生率; 核燃焼プラズマ; Li誘起γ線生成核反応; アルファ粒子; ノックオントリトン; 実効温度; 実効密度; γ線計測; 閉じ込め特性

レーザー爆縮で生成される高密度の燃料プラズマでは電子のフェルミ縮退が起り得る。電子縮退効果の一つは高エネルギー荷電粒子に対するプラズマの阻止能が古典プラズマを仮定した場合よりも低下することである。このことを利用して爆縮CDプラズマの縮退度が測定されている(阪大)。電子縮退の影響は、爆縮プラズマ中の電子熱伝導、制動放射、α粒子加熱、電子-イオン間の温度緩和等、電子の分布関数が関与する諸過程を介して、点火初期段階のバーンヒストリーにも及ぶことが考えられる。高速点火実証計画FIREX-I〜IIで実現が見込まれる高密度DT燃料プラズマのフェルミ縮退がどの程度になるかは興味のもたれるところであるが、DTプラズマの縮退度の計測法は検討されていなかった。そこで19年度は、α粒子やノックオンイオンがひき起こすγ線生成核反応を利用して爆縮直後のDT燃料プラズマの縮退度を診断する方法を検討した。基本的な考えは以下のとおりである:^9Beまたは^6Liを少量添加したDT燃料ペレットを高密度に爆縮するが、加熱用レーザーは照射しない。このときDT反応で発生する中性子と2次反応で発生するγ を計測し、その発生率の比から縮退度を診断する。着目したγ線生成核反応は^9Be(α, nγ)^<12>C-(1)と^6Li(t, pγ)^8Li-(2)である。それぞれ4.44 MeV及び0.98MeVの単色ガンマ線を放出する。一様に圧縮されたコアプラズマを仮定し、α粒子やノックオントリトンが減速中に反応(1)や(2)を起こす確率をプラズマ温度k_BTと縮退度θ≡k_BT/εF(εpはフェルミエネルギー)の関数として計算した。反応確率Pは縮退度θに強く依存すること力粉かった。この確率はγ 生成率とDT中性子発生率の比Y_γ/Y_<DTn>として測定で直接決めることが出来る量である。従って、高密度が保持されている間に発生するγ線とDT中性子が計測され、かつ、他の測定で温度が判れば、P-θ曲線を用いて縮退度の診断が可能である。

レ ー ザ ー blasting shrinkage で generated さ れ る high-density の fuel プ ラ ズ マ で は electronic の フ ェ ル ミ retreat since が り る. Electronic retreat a sharper fruit の つ は high エ ネ ル ギ ー charged particles に す seaborne る プ ラ ズ マ の can prevent が classical プ ラ ズ マ を 仮 set し た occasions よ り も low す る こ と で あ る. <s:1> <s:1> とを とを was determined by the が retraction degree が of る て る る る(Hanshin university). Electronic retreat の influence は, blasting shrinkage プ ラ ズ マ の in electronic hot 伝 guide, braking radiation, alpha particle heating, electron - イ オ ン の temperature moderate, electronic の distribution between number of masato が masato and す る を the process interface し て, ignition early Duan Jie の バ ー ン ヒ ス ト リ ー に も and ぶ こ と が exam え ら れ る. High speed ignition be certificate program FIREX - I ~ II で be が now see 込 ま れ る high-density DT fuel プ ラ ズ マ の フ ェ ル ミ retreat が ど の degree に な る か は tumblers の も た れ る と こ ろ で あ る が, DT プ ラ ズ マ の retreat degrees の measuring method は 検 please さ れ て い な か っ た. そ こ で 19th annual は, alpha particle や ノ ッ ク オ ン イ オ ン が ひ き up こ す gamma line generation nuclear anti 応 を using し て detonation shrink after straight の DT fuel プ ラ ズ マ の retreat degrees を diagnosis す る method を beg し 検 た. Under basic な exam え は の と お り で あ る : ^ 9 be ま た は ^ 6 li を small add し た DT fuel ペ レ ッ ト を high-density に blasting shrinkage す る が, heating レ ー ザ ー は irradiation し な い. こ の と き DT anti 応 で 発 raw す る in temper と twice against 応 で 発 raw す る gamma を measuring し, そ の 発 の birth rate than か ら retreat degrees を diagnosis す る. The mesh し た gamma line generated nuclear anti 応 は ^ 9 be (alpha, n gamma) ^ < 12 > C - (1) と ^ 6 li (t, p gamma) ^ 8 li - (2) で あ る. The それぞれ4.44 MeV and び0.98MeV <s:1> 単 color ガ する び び を を emit する. A others に 圧 shrinkage さ れ た コ ア プ ラ ズ マ を 仮 し, alpha particle や ノ ッ ク オ ン ト リ ト ン が slowdown in に anti 応 や (1) (2) since を こ す probabilistic を プ ラ ズ マ temperature k_BT と retreat degree theta ≡ k_BT/epsilon F (epsilon p は フ ェ ル ミ エ ネ ル ギ ー) の masato number と し て computing し た. Inverse 応 certainty P 応 retraction degree θに strong く dependent する った と force powder った った. こ の probabilistic は gamma と DT generation rate of temper 発 の birth rate than Y_ gamma/Y_ < DTn > と し て determination で directly definitely め る こ と が out る quantity で あ る. 従 っ て, high-density が keep さ れ て い る between に 発 raw す る gamma temper in line と DT が measuring さ れ, か つ, determination of he の で temperature が convicted れ ば, P - theta curve を い て retreat degrees の diagnosis can で が あ る.

项目成果

On the enhancement of nuclear reaction rates in high-temperature Plasma

高温等离子体中核反应速率的提高

• 发表时间: 2006
• 期刊: Physics Letters A Vol.359, No. 6
• 作者: M.Nakamura;V.T.Voronchev;Y.Nakao
• 通讯作者: Y.Nakao

Finite Temperature Effect on Knock-on Ion Production and Neutron Energy Spectrum in Deuterium-Tritium Fusion Plasma

有限温度对氘-氚聚变等离子体中碰撞离子产生和中子能谱的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: J.Plasma Phys. 72
• 作者: 藤原秀彦;後藤正利;古川謙介;古川明徳;重光 亨;M.Nakamura et al.;M.Nakamura et al.
• 通讯作者: M.Nakamura et al.

Use of a γ-Ray-Generating Nuclear Reaction for Detecting the α-Particle Knock-on Effect

使用 γ 射线产生的核反应检测 α 粒子连锁效应

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc.33rd European Phys.Soc.Conf.on Plasma Phys.(Rome, 2006), ISBN2-914771-40-1 (CD-ROM)
• 作者: 藤原秀彦;後藤正利;古川謙介;古川明徳;重光 亨;M.Nakamura et al.
• 通讯作者: M.Nakamura et al.

Use of ^6Li+T nuclear reaction for diagnostics of energetic particles in burning plasmas

使用 ^6Li T 核反应诊断燃烧等离子体中的高能粒子

• 发表时间: 2007
• 期刊: Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 580
• 作者: M.;Nakamura・Y.;Nakao・V.T.;Voronchev
• 通讯作者: Voronchev

Use of γ-ray-generating ^6Li+D reaction for verification of Boltzmann-Fokker-Planck simulation and knock-on tail diagnostics in neutral-beam-injected plasmas

使用 γ 射线生成 ^6Li+D 反应验证玻尔兹曼-福克-普朗克模拟和中性束注入等离子体中的敲尾诊断

• 发表时间: 2007
• 期刊: Plasna Fusion Res. 2
• 作者: H.;Matsuura・M.;Nakamura・Y.;Nakao
• 通讯作者: Nakao