AbstractSubstantial degradation of the electrical resistivity of ceramic insulators may occur during the operation of fusion reactors. This is caused by radiation-induced conductivity (RIC) resulting from high energy neutrons with energies up to 14 MeV. Although data on the RIC resulting from neutrons of energy 14 MeV are required, no measurements have been performed so far. The first in situ measurements of the electrical resistivity during irradiation with neutrons of energy 14 MeV was carried out for Al2O3 in the present study using the Fusion Neutronics Source (FNS) at the Japan Atomic Energy Research Institute. An irradiation chamber was developed which could realize appropriate measurements of RIC for the specimens in the neutron field of the FNS. Using the irradiation chamber, the RIC of Al2O3 resulting from irradiation by neutrons of energy 14 MeV was measured at room temperature in the neutron flux range 1012−1015 n m −2 s−1. If the obtained relationship between the RIC and the neutron dose rate can be extrapolated to fusion-reactor-relevant neutron dose rates, then the electrical conductivity of Al2O3 increases to a level of 10−7−10−6 Ω−1 m−1. Such a level of degradation of the electrical resistivity may be accommodated with appropriate fusion reactor design.
核融合炉の運転中に、セラミック絶縁体の電気抵抗率の大幅な劣化が生じる可能性がある。これは、最大14 MeVの高エネルギー中性子に起因する放射線誘起導電率（RIC）によるものである。14 MeV中性子によるRICに関するデータが必要とされているものの、これまで測定は行われていなかった。本研究では、日本原子力研究所の核融合中性子源（FNS）を用いて、14 MeV中性子照射中の電気抵抗率の最初のその場測定をAl2O3に対して実施した。FNSの中性子場において試験片のRICの適切な測定を実現できる照射チャンバーを開発した。この照射チャンバーを用いて、室温において10¹²〜10¹⁵ n m⁻² s⁻¹の中性子フラックス範囲で、14 MeV中性子照射によるAl2O3のRICを測定した。得られたRICと中性子フラックス率の関係を核融合炉相当の中性子フラックス率に外挿できるならば、Al2O3の電気伝導率は10⁻⁷〜10⁻⁶ Ω⁻¹ m⁻¹のレベルまで増加する。この程度の電気抵抗率の低下は、適切な核融合炉設計によって許容され得る。