核融合中性子源

核融合中性子源（fusion neutron source）とは、核融合反応で生じる中性子を工学的に安定して発生させる装置であり、将来の核融合炉に必要な材料やブランケットの開発・試験、中性子工学の研究に用いられる中性子照射施設である。核融合炉そのものが発電を目的とするのに対し、中性子源は中性子そのものを「道具」として供給することを目的とする点が特徴である。

図は液体リチウム標的を用いた代表的な中性子源の概念を示したもので、重水素ビームが標的アセンブリに入射し、主リチウムループが熱交換器（HX1）を介して二次・三次オイルループへと熱を運び、最終的に冷却水で除熱される構成が描かれている。このように中性子源は「中性子を発生させる部分」と「その際に生じる大量の熱や放射化生成物を扱う部分」からなる一つの総合プラントであり、単一の装置というより一連の系として設計される。

なぜ14 MeV中性子なのか

核融合炉の燃料として最も現実的な重水素－三重水素（D-T）反応は、約14 MeVの中性子を放出する。この高エネルギー中性子は炉心近傍のやブランケット構造材料に原子を弾き出す（原子変位）ことで材料を劣化させるため、実炉に耐える材料は14 MeV中性子による照射データなしには評価できない。しかし、既存の核融合実験装置は照射量が足りず、核分裂炉の中性子はエネルギースペクトルが全く異なるため代用にならない。そこで、D-T反応と同等の中性子を高強度・長時間で供給できる専用施設が求められる。