ガンマ線生成核反応を利用した核融合プラズマの温度診断法に関する研究

利用伽马射线产生核反应的聚变等离子体温度诊断方法研究

基本信息

批准号：
04J06727
负责人：
中村誠
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J06727/
关键词：
DT核燃焼プラズマ高エネルギー粒子核燃焼プラズマ診断ノックオン衝突ガンマ線生成核反応運動論的モデル DT核融合プラズマイオン分布関数高エネルギーイオン燃焼プラズマ診断法 DTプラズマプラズマ診断法近距離弾性衝突

项目摘要

DT核燃焼プラズマでは、DT核融合反応で発生する3.5MeVα粒子のノックオン衝突により、高エネルギー重陽子・トリトンが生成される。今年度は、これらの高エネルギーイオンの生成過程を前年度に引続き解析し、種々の軽イオン核反応率係数の評価を行った。さらに、その評価結果に基づき、γ線計測に基づく高エネルギートリトン及び3.5MeVα粒子の診断の可能性について議論した。具体的な検討内容と結果は以下の通りである。1.Boltzmann-Fokker-Planck方程式を用い、重陽子とトリトンの速度分布関数の高速部を計算し、不純物X(=Li,Be,C)を僅かに含むDT/Xプラズマ中で起こりうる軽イオン核反応の反応率を評価した。通常のD+T及びD+D核融合反応ではノックオンイオンによる非Maxwell分布に起因する反応率係数の増幅は数%であるが、D+X、T+X反応では反応率係数が数倍増幅されることが明らかになった。特に、閾値反応^6Li(t,p_1γ)^8Li,^<12>C(d,p_1γ)^<13>Cではノックオンイオンによる反応が支配的であり、反応率係数は数桁大きくなることが分かった。2.ノックオンイオン生成時におけるバルク燃料イオンの熱運動効果を解析した。この目的のために、バルク燃料イオンの熱運動効果を考慮に入れたノックオンイオンの放出スペクトルを定式化した。典型的なトカマクプラズマの温度・密度条件下では、熱運動効果は小さいことが明らかとなった。3.^6Li(t,p_1γ)^8Li反応で放出される0.981MeVγ線の計測を利用した高エネルギートリトン及びα粒子の診断の可能性について議論した。0.981MeVガンマ線のエネルギー広がりの計測から、高エネルギーのノックオントリトンの実効温度及び実効密度や、α粒子の閉じ込め特性を診断できる可能性があることを示した。

在DT核燃烧等离子体中，DT聚变反应中产生的3.5MeVα粒子碰撞碰撞产生高能氘核和氚核。今年，我们继续分析前一年这些高能离子的产生过程，评估各种轻离子核反应速率系数。此外，根据评估结果，我们讨论了基于伽马射线测量诊断高能海卫一和3.5MeVα粒子的可能性。具体研究内容及结果如下。 1.利用Boltzmann-Fokker-Planck方程，计算氘核和氚核的速度分布函数的高速部分，计算含有少量杂质X的DT/X等离子体中可以出现的轻离子（＝Li、Be、C)评价核反应的反应速度。在正常的D+T和D+D聚变反应中，由于碰撞离子的非麦克斯韦分布，反应速率系数被放大了几个百分点，但在D+X和T+X反应中，反应速率系数为很明显，这件事一定会完成。特别地，在阈值反应^6Li(t,p_1γ)^8Li,^<12>C(d,p_1γ)^<13>C中，碰撞离子反应占主导地位，反应速率系数可以为明白了。 2.分析了碰撞离子产生过程中大块燃料离子的热运动效应。为此，我们制定了碰撞离子的发射光谱，其中考虑了大量燃料离子的热动力学效应。结果表明，在典型的托卡马克等离子体温度和密度条件下，热动力学效应很小。我们讨论了通过测量 3.^6Li(t,p_1γ)^8Li 反应发射的 0.981 MeV γ 射线来诊断高能氚核和 α 粒子的可能性。我们表明，通过测量 0.981 MeV 伽马射线的能量扩散，可以诊断高能碰撞海卫一的有效温度和有效密度以及 α 粒子的约束特性。