(57)【要約】【課題】簡単な構成で大きな中性子束を得ることができる核融合中性子源を提供する。【解決手段】磁石４−１〜４−８によってカスプ磁界６が発生してイオンビームが生成され、陰極２に第１の負電圧が印加されるとともに、陽極３に、絶対値が第１の負電圧より小さい第２の負電圧が印加されると、イオンビーム同士の核融合反応によって、中性子束が生成される。このようにして生成された中性子束は、従来のイオン源付き慣性−静電閉じ込め核融合中性子源と同様の特性を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、
その真空容器内の中央又はその付近に配置され、第１の負電圧が印加される陰極と、
その陰極を包囲するよう前記真空容器内に配置され、絶対値が前記第１の負電圧より小さい第２の負電圧が印加される陽極と、
その陽極を包囲するよう配置され、カスプ磁界を発生させる磁石とを具えることを特徴とする核融合中性子源。
【請求項２】
前記真空容器を円筒形状の真空容器とし、
前記磁石を、前記陽極を包囲するように等間隔で配置された複数の棒状の磁石とし、これら磁石の各々の前記陽極側の極性が、それに隣接する磁石の前記陽極側の極性と異なることを特徴とする請求項１記載の核融合中性子源。
【請求項３】
前記真空容器を円筒形状の真空容器とし、
前記磁石を、前記陽極を包囲するように等間隔で配置された複数の環状の磁石とし、これら磁石の各々の前記陽極側の極性が、それに隣接する磁石の前記陽極側の極性と異なることを特徴とする請求項１記載の核融合中性子源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火薬探知、検査、アイソトープ生成、地雷探知等において中性子束を生成する核融合中性子源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、核融合中性子源として、球状収束型のビーム核融合中性子源（例えば、非特許文献１参照）、軸方向収束型の点状核融合中性子源（例えば、非特許文献２参照）及び同軸型慣性−静電閉じ込め核融合中性子源（例えば、非特許文献３参照）が提案されている。
【０００３】
これら核融合中性子源のうち、球状収束型のビーム核融合中性子源及び軸方向収束型の点状核融合中性子源で生成される中性子束は、中性子源からの距離の２乗に反比例して減少する。それに対して、同軸型慣性−静電閉じ込め核融合中性子源で生成される中性子束は、中性子源の側面近傍において、中性子源からの距離に反比例し、かつ、軸方向のずれに対して、一様性を有する。また、軸方向においては、大きな中性子源を得ることができる。したがって、同軸型慣性−静電閉じ込め核融合中性子源は、球状収束型のビーム核融合中性子源及び軸方向収束型の点状核融合中性子源に比べて、径方向では一様性を有し、また、軸方向では、大きな中性子束を得ることができる。
【０００４】
また、中性子束を大きくするために、装置の外部又は内部に独立したイオン源を配置し、これらを組み合わせて使用する方法もある。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｋｕｎｉｈｉｔｏ  Ｙａｍａｕｃｈｉ，  Ｋａｚｕｋｉ  Ｏｇａｓａｗａｒａ，  Ｍａｓａｔｏ  Ｗａｔａｎａｂｅ，  Ａｋｉｔｏｓｈｉ  Ｏｋｉｎｏ，  Ｙｏｓｈｉｔａｋａ  Ｓｕｎａｇａ  ａｎｄ  Ｅｉｋｉ  Ｈｏｔｔａ，  “Ｎｅｕｔｒｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｓｐｈｅｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ  Ｂｅａｍ  Ｆｕｓｉｏｎ”，  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ｖｏｌ．３９，  Ｎｏ．３，  ｐｐ．１１８２−１１８７  （２００１）
【非特許文献２】
Ｙａｓｕｓｈｉ  Ｙａｍａｍｏｔｏ，  Ｒｙｏｕｓａｋｕ  Ｋｕｓａｂａ，  Ｔａｋａｙｕｋｉ  Ｓｈｉｒｏｕｚｕ  ａｎｄ  Ｎｏｂｕｙｕｋｉ  Ｉｎｏｕｅ，  “Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｓｈａｐｅ  ｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  ａ  Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ”，  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ｖｏｌ．３９，  Ｎｏ．３，  ｐｐ．１１８８−１１９２  （２００１）
【非特許文献３】
Ｅｉｋｉ  Ｈｏｔｔａ，  Ｋｕｎｉｈｉｔｏ  Ｙａｍａｕｃｈｉ，  Ｋａｚｕｋｉ  Ｏｇａｓａｗａｒａ，  Ｍａｓａｔｏ  Ｗａｔａｎａｂｅ，  Ａｋｉｔｏｓｈｉ  Ｏｋｉｎｏ  ａｎｄ  Ｙｏｓｈｉｔａｋａ  Ｓｕｎａｇａ，  “Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏｒｅ  Ｐｌａｓｍａ  ｉｎ  Ｓｐｈｅｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ  Ｂｅａｍ  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ”，  ＵＳ−Ｊａｐａｎ  Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，  Ｍａｒｓｈａｌｌ  Ｓｐａｃｅ  Ｆｌｉｇｈｔ  Ｃｅｎｔｅｒ，  Ｍａｒｃｈ  ２２−２３，  ２００１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のイオン源付き慣性−静電閉じ込め核融合中性子源では、中性子束を大きくするために、独立したイオン源を装置の外部又は内部に配置し、イオン源から陰極中心に向かってイオンビームを入射することによって中性子束を生成しているので、構成が複雑になる。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な構成で大きな中性子束を得ることができる核融合中性子源を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による核融合中性子源は、
真空容器と、
その真空容器内の中央又はその付近に配置され、第１の負電圧が印加される陰極と、
その陰極を包囲するよう前記真空容器内に配置され、絶対値が前記第１の負電圧より小さい第２の負電圧が印加される陽極と、
その陽極を包囲するよう配置され、カスプ磁界を発生させる磁石とを具えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、陽極を包囲するように配置された磁石によってカスプ磁界が発生してイオンビームが生成され、陰極に第１の負電圧が印加されるとともに、陽極に、絶対値が第１の負電圧より小さい第２の負電圧が印加されると、イオンビーム同士の核融合反応によって、中性子束が生成される。このようにして生成された中性子束は、従来のイオン源付き慣性−静電閉じ込め核融合中性子源と同様な作用によって発生し、すなわち、生成される中性子束は、中性子源の側面近傍において、中性子源からの距離に反比例し、かつ、軸方向のずれに対して、一様性を有し、さらに、軸方向においては、大きな中性子源を得ることができる。したがって、本発明による核融合中性子源では、独立したイオン源を装置の外部又は内部に配置することなく、従来のイオン源付き慣性−静電閉じ込め核融合中性子源と同様に大きな中性子束を得ることができ、その結果、簡単な構成で大きな中性子束を得ることができる。
【００１０】
本発明による核融合中性子源を、例えば、前記真空容器を円筒形状の真空容器とし、前記磁石を、前記陽極を包囲するように等間隔で配置された複数の棒状の磁石とし、これら磁石の各々の前記陽極側の極性が、それに隣接する磁石の前記陽極側の極性と異なる構成にすることもできる。
【００１１】
また、本発明による核融合中性子源を、前記真空容器を円筒形状の真空容器とし、前記磁石を、前記陽極を包囲するように等間隔で配置された複数の環状の磁石とし、これら磁石の各々の前記陽極側の極性が、それに隣接する磁石の前記陽極側の極性と異なる構成にしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による核融合中性子源の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による核融合中性子源の第１の実施の形態の上面図である。この核融合中性子源は、真空容器１と、陰極２と、陽極３と、８個の磁石４−１〜４−８と、８個の熱陰極５−１〜５−８とを具える。
【００１３】
真空容器１は、円筒形状を有し、陰極２は、真空容器１内の中央又はその付近に配置される。陽極３は、陰極２を包囲するよう真空容器１内に配置される。８個の磁石４−１〜４−８は、陽極３を包囲するように等間隔で配置された棒状の磁石であり、これらの磁石４−１〜４−８の各々の陽極３側の極性は、それに隣接する磁石の陽極３側の極性と異なる。
【００１４】
本実施の形態の動作を説明する。磁石４−１〜４−８によってカスプ磁界６が発生してイオンビームが生成され、陰極２に第１の負電圧（好適には、絶対値が数十ｋＶの負高電圧）が印加されるとともに、陽極３に、絶対値が第１の負電圧より絶対値が小さい第２の負電圧が印加されると、イオンビーム同士の核融合反応によって、中性子束が生成される。このようにして生成された中性子束は、従来のイオン源付き慣性−静電閉じ込め核融合中性子源と同様な作用によって発生し、すなわち、生成される中性子束は、中性子源の側面近傍において、中性子源からの距離に反比例し、かつ、軸方向のずれに対して、一様性を有し、さらに、軸方向においては、大きな中性子源を得ることができる。したがって、本実施の形態による核融合中性子源では、独立したイオン源を装置の外部又は内部に配置することなく、従来のイオン源付き慣性−静電閉じ込め核融合中性子源と同様に大きな中性子束を得ることができ、その結果、簡単な構成で大きな中性子束を得ることができる。
【００１５】
図２は、本発明による核融合中性子源の第２の実施の形態の側面及びその一部の断面図である。この核融合中性子源は、真空容器１１と、陰極１２と、陽極１３と、３個の磁石１４−１〜１４−３とを具える。
【００１６】
真空容器１１は、円筒形状を有し、陰極１２は、真空容器１１内の中央又はその付近に配置される。陽極１３は、陰極１２を包囲するよう真空容器１１内に配置される。３個の磁石１４−１〜１４−３は、陽極１３を包囲するように等間隔で配置された環状の磁石であり、これらの磁石１４−１〜１４−３の各々の陽極１３側の極性は、それに隣接する磁石の陽極１３側の極性と異なる。
【００１７】
本実施の形態の動作を説明する。磁石１４−１〜１４−３によってカスプ磁界１５及び高密度プラズマ領域１６が発生してイオンビームが生成され、陰極１２に第１の負電圧（好適には、絶対値が数十ｋＶの負高電圧）が印加されるとともに、陽極１３に、絶対値が第１の負電圧より小さい第２の負電圧が印加されると、イオンビーム同士の核融合反応によって、中性子束が生成される。このようにして生成された中性子束は、従来のイオン源付き慣性−静電閉じ込め核融合中性子源と同様な作用によって発生し、すなわち、生成される中性子束は、中性子源の側面近傍において、中性子源からの距離に反比例し、かつ、軸方向のずれに対して、一様性を有し、さらに、軸方向においては、大きな中性子源を得ることができる。したがって、本実施の形態による核融合中性子源では、独立したイオン源を装置の外部又は内部に配置することなく、従来のイオン源付き慣性−静電閉じ込め核融合中性子源と同様に大きな中性子束を得ることができ、その結果、簡単な構成で大きな中性子束を得ることができる。
【００１８】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、第１の負電圧は、２０ｋＶ以上の任意の絶対値に設定されればよく、真空容器の形状を、円筒形状以外の他の任意の形状とすることができる。また、磁石として、電磁石と永久磁石のうちのいずれを使用してもよく、磁石の形状及び個数を任意に設定することができる。さらに、上記第１の実施の形態において、熱陰極を用いた場合について説明したが、熱陰極を省略することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による核融合中性子源の第１の実施の形態の上面図である。
【図２】本発明による核融合中性子源の第２の実施の形態の側面及びその一部の断面図である。
【符号の説明】
１  真空容器
２  陰極
３  陽極
４−１，４−２，４−３，４−４，４−５，４−６，４−７，４−８，１４−１，１４−２，１４−３  磁石
５−１〜５−８  熱陰極
６，１５  カスプ磁界
１６  高密度プラズマ領域
【図１】
2004311152.tif 000003
【図２】
2004311152.tif 000004