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2025-09-11 13:19:00
クラック、2025年9月10日 – 宇宙では、熱核融合は一般的な反応です。それは星のエネルギー源です。地球上では、このプロセスを使用してエネルギーを生成することは、かなりの量のエネルギーを放出するプラズマを制御する問題のために困難です。ここで重要なのは、プラズマの現在の状態と核反応で放出される力の知識です。 ITERリアクターでは、この知識は洗練された中性子フラックス診断システムによって収集されます。
10年以上にわたって建設中であるITER実験反応器は、融合エネルギーの開発におけるマイルストーンです。これは、核融合を使用した最初のデバイスであり、その動作に必要なよりも数倍の出力を生成することができます。この反応器のプラズマ診断システムの非常に重要な要素である高解像度中性子分光計（HRNS） – は、Journal Fusion Engineering and Designに提示されたばかりです。分光計の設計は、ミラノのラシエンツァe tecnologia dei plasmiにあるクラクーのポーランド科学アカデミー（IFJパン）の核物理学研究所（IFJパン）の物理学者とエンジニアによる共同の努力であり、Iter組織と密接に協力して開発されました。
熱核エネルギーは、「グリーン」と安全に説明できます。ここでは、星の内部、つまり核融合反応を介して生成される方法と同様に、エネルギーが生成されます。その中で最も有望なのは、水素同位体（重水素とトリチウム）のヘリウムへの融合であると思われます。重要なことに、重水素は地球の海洋の膨大な量で見つかり、トリチウムは大量に必要ではなく、将来的には原子炉自体で生成される可能性があります（中性子でより容易に利用可能なリチウムを砲撃することにより）。さらに、融合反応は鎖のようではないため、爆発や大量の非常に有害な放射性物質の分散につながることはできません。したがって、環境汚染のリスクは最小限であり、主に反応器の構造要素自体に限定されています。残念ながら、その大きな可能性にもかかわらず、融合エネルギーは研究開発段階に残っています。実験的な実装には、実験的な原子炉と融合発電所との間の橋渡しであるデモトカマックの建設により、実用的な実装が完了するまでに数年かかる場合があります。
水素同位体の核はプラズマを形成しますが、これは電気的に充電されて、反応器のトロイダル真空チャンバー内の磁場によって壁から単独で保持できます（この種の原子炉はTokamaksと呼ばれます）。現在、この血漿はさらに加熱して1億5000万ケルビンの温度に達する必要があります。これにより、反応の適切なコースが保証されています。融合中に生成された高エネルギー中性子は、電気的に中性であり、トカマックの壁に向かって逃げ、生成されたエネルギーのほとんどを回収できるようにします（そして最終的にリチウムとの衝突でトリチウムを作成します）。
ヘリウム核の形成は、将来の熱核反応器の効率にとって根本的に重要です。高エネルギーと電気的に充電されたもので、それらはトカマックの磁場のプラズマの内側にとどまり、その後の重水素とトリチウムとの衝突では、独自のエネルギーが減少し、最終的に熱核燃料のエネルギーが増加します。このプロセスは、外部加熱に関連するエネルギーコストを削減します。 2007年以来、フランスのカダラチェで建設中で、現在20億ドルを超えて予算があり、今後10年半ばに稼働を開始する予定であるIterリアクターは、ヘリウム核を使用してプラズマを加熱することはまだありません。この制限にもかかわらず、消費するよりも最大10倍のエネルギーを生成し、最終的には500メガワットの出力に達すると予想されます。
ITERリアクターで予想される条件の全範囲でHRNS分光計の動作を確保するために、4つの独立したサブアセンブリに分割する必要がありました。これらのそれぞれは、本質的に別の分光計であり、異なる原理で動作し、異なる範囲の中性子フラックス強度のために設計されています。 IFJ PANの物理学者は、TPR（薄脂肪プロトン反動）と呼ばれる最初のサブアセンブリの開発に取り組んでいます。ここで、中性子は薄いポリエチレン箔から陽子をノックアウトし、それらの散乱角は中性子のエネルギーに依存します。プロトンの検出のためだけに、ほぼ100のシリコン検出器が責任を負います。 2番目のサブアセンブリは、NDD（中性子ダイヤモンド検出器）分光計で、中性子はダースを超えるダイヤモンド検出器の配列によって記録されます。最後の2つのサブアセンブリ、FTOF（前方の飛行時間）とBTOF（後方散乱時間の飛行時間）は、中性子の飛行時間を測定し、この方法で決定された速度に基づいて運動エネルギーを推定し、元のモーションと同様の動きを維持するモーションの方向を維持するニュートロンを分析し、BTOFを分析します。
Tokamak操作中の測定システムへのアクセスが制限されているため、科学者は着信データを解釈する方法を知る必要があります。これは、実行段階で、サブアセンブリの1つまたはサブアセンブリ全体の検出器の一部が損傷している場合に特に重要です。また、シールド要素を設計することは非常に重要であり、中性子フラックスも励起された機器の部分も、分光計全体の近くで動作する他の測定デバイスの動作を妨げないようにします。
科学者は、Iter融合反応器の高解像度中性子分光計のプロトタイプが2年以内に開発されることを期待しています。デバイスでの作業は、科学と高等教育省とITER組織によって資金提供されました。
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#ITERリアクター診断システムが完了しています