放電型核融合中性子源の実用化に向けた自己制御システムの構築に関する研究

放电型聚变中子源实用化自控系统构建研究

基本信息

批准号：
22KJ1891
负责人：
坂部俊郎
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

小型のグロー放電型核融合中性子源に関する研究に従事している。本方式の中性子源においては、中性子発生を伴う核融合反応は主に電極の表面で発生することが明らかとなっている。2022年度の活動においては、電極表面の重水素の存在量や分布が中性子の発生率に及ぼす影響を明らかにするために、水素同位体に対する親和性が異なる複数の陰極材料を用いて中性子発生試験を実施した。本試験においては、アモルファス構造を持つ炭素材料を陰極のコーティング材に使用した場合に、陰極表面やその近傍における重水素の存在量が増加することが明らかになった。また、その結果として、同一形状のステンレス鋼やチタン被覆の電極を使用した場合よりも、高い中性子発生率を示すことも明らかとなった。陰極上での重水素保持量と中性子発生率の関係を実験的に明らかにしたことにより、陰極上での重水素保持量が中性子発生率において重要なパラメータであることが示された。さらには、既往研究においては、本方式の中性子源について、チタン被覆電極の優位性が示されていたが、アモルファス構造のカーボン材料も電極のコーティング材料として有力な候補であることを示唆する結果を得ることができた。また、2022年11月末から2023年3月末にかけて、米国のマサチューセッツ工科大学の核融合部門（Plasma Science and Fusion Center）への研究渡航を実施した。本渡航においては、核融合炉工学分野における小型の中性子源の応用に関する研究を実施した。具体的には、核融合ブランケット材料の評価試験へのDT中性子源利用において重要なパラメータとなる中性子分布の測定を実施した。高速中性子と反応性が高い放射化箔とイメージングプレートを用いて、DT反応によって生じる中性子の分布を測定する方式を提案し、実験において広範囲の分布を一度に取得できることが示された。

他从事小光泽放电型融合中子源的研究。很明显，在这种类型的中子来源中，与中子产生的融合反应主要发生在电极的表面上。在2022年的活动期间，使用具有不同亲和力的氢同位素亲和力进行中子生成测试，以阐明氘对电极表面的丰度和分布对中子产生速率的影响。该测试表明，当将具有无定形结构的碳材料用作阴极涂料材料时，阴极表面和附近的氘丰度增加。结果，还表明，中子的生成速率高于使用不锈钢或涂有相同形状的钛制成的电极。在实验上阐明了阴极上的氘保留率与中子产生速率之间的关系，这表明阴极上的氘保留率量是中子发电率的重要参数。此外，先前的研究表明，该系统中中子源的钛涂层电极的优势是，但已获得的结果表明，无定形碳材料也是电极涂层材料的潜在候选物。此外，从2022年11月底到2023年3月底，对美国马萨诸塞州理工学院的等离子科学与融合中心进行了研究之旅。在这次旅行中，进行了有关在融合反应堆工程领域应用小型中子源的研究。具体而言，我们进行了中子分布的测量，这是在核融合层材料评估测试中使用DT中子源的重要参数。提出了一种方法来测量使用高速中子和高反应性激活箔和成像板通过DT反应产生的中子的分布，并且在实验中表明可以立即获得广泛的分布。