We report a neutronics study of a blanket mock-up using a discharge-type compact fusion neutron source. Deuterium–deuterium fusion neutrons were irradiated to the mock-ups composed of tritium breeder and neutron reflector/moderator. The tritium production rate (TPR) per source neutron was measured by a single-crystal diamond detector with a 6Li-enriched lithium fluoride film convertor after the calibration process. Despite the low neutron yield, energetic alpha and triton particles via 6Li(n, t)α neutron capture as well as 12C via elastic scattering were successfully detected by the SDD with high signal to noise ratios. The TPRs were experimentally evaluated with errors of 8.4%–8.5% at the 1σ level at the positions with high thermal neutron fluxes where the errors were dominantly introduced by uncertainties in the monitoring of the neutron production rate. The calculated to experimental (C/E) values of TPR were evaluated to be 0.91–1.27 (FENDL-2.1) and 0.94–1.28 (FENDL-3.1). As the neutron source can generate 14 MeV neutrons using a mixed gas of deuterium and tritium, this approach provides more opportunities for blanket neutronics experiments.
本論文では、放電型コンパクト核融合中性子源を用いたブランケット模擬体系の中性子学的研究について報告する。重水素–重水素核融合中性子を、トリチウム増殖材および中性子反射体/減速材から構成される模擬体系に照射した。較正プロセスを経て、6Li濃縮フッ化リチウム薄膜コンバータを備えた単結晶ダイヤモンド検出器（SDD）により、線源中性子あたりのトリチウム生成率（TPR）を測定した。低い中性子収量にもかかわらず、6Li(n, t)α中性子捕獲反応による高エネルギーのアルファ粒子およびトリトン粒子に加え、弾性散乱による12Cも、SDDによって高い信号対雑音比で検出することに成功した。熱中性子フラックスが高い位置において、TPRは1σレベルで8.4%–8.5%の誤差で実験的に評価された。この誤差は主に線源中性子生成率のモニタリングの不確かさに起因するものである。TPRの計算値と実験値の比（C/E値）は、FENDL-2.1で0.91–1.27、FENDL-3.1で0.94–1.28と評価された。本中性子源は、重水素とトリチウムの混合ガスを用いることで14 MeV中性子を生成できるため、本手法はブランケット中性子学実験のさらなる機会を提供するものである。