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

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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。