原子力エネルギー工学特論レポート(3)

問題

• 問題1
  (a)　 核融合炉心プラズマでは、プラズマ温度を保持する為に核融合パワーが 放射パワーより大きくなっていないといけない。 核融合パワー密度 P_NF=(n/2)²<σv> E_F 及び、制動放射による放射パワー密度P_R=P_BSが等しくなるおよその温度を 計算せよ。ただし、イオンと電子の密度、温度は共に等しいとする。
  ヒント：P_BSについては、宮本の教科書に P_BS=1.5 × 10^-38 Z² n_e n_i (T_e/e)^1/2 [W/m³] という公式が与えられている。ここで、T_e/eはeV単位の電子温度、nはm^-3単位の密度、 Zはイオンの電荷数。 また、核融合反応率<σv>については、プラズマ核融合学会誌に 近似公式が掲載されている。
  (b)　 天然に存在するトリチウムの多くは、宇宙線と気体分子の反応で作られ、 地球全体で年間約10¹⁸Bqである。 このトリチウムを全て用いると 熱出力1GWのDT炉をどれくらいの時間運転できるか？
  (ヒント)トリチウム1グラムが何Bqの放射能を持つか分からない場合は、 半減期12.32年を秒単位に換算してから崩壊定数を計算し、 １グラム中のトリチウム原子数を掛けて計算せよ。

• 問題2
  磁場閉じ込め核融合炉の概念設計では ベース発電量を賄う 定常炉となっている. この点で、Wendelstin 7XやLHDの様なヘリカル系が、 トカマクに比べて有利と思われる点を論ぜよ。

• 問題3
  25日の特別授業の内容から、研究炉と動力炉の違いを 簡潔に整理せよ。

注意

友人にヒントなどを教えてもらうことは構わないが、必ず自分で考えた 結果を提出すること。極端に類似の(丸写しの)レポートがあれば、全て0点と 評価するので注意すること。

レポート受付は原則月曜1コマの授業終了時とする。 最終提出期限は8/8とする。それ以前の提出も歓迎する。