研究紹介

原子核工学専攻では、4つの研究グループをつくり、各講座・分野が協力しあって、量子の科学と工学について研究と教育を行なっています。それぞれ、学部（物理工学科・原子核工学コース）および大学院（原子核工学専攻）から成り立っています。

研究グループ

1 . 量子エネルギー物理工学

核反応によって生じるエネルギーを安全かつ効率的に利用するため、その発生と変換に関する物理および工学について研究をおこないます。基礎的な物理機構の解明に基づき、有効な制御手法を構築することによって、環境適合性の高いエネルギーシステムの実現に寄与することを目的とします。

具体的には、原子炉（核分裂炉、核融合炉）におけるエネルギーの有効利用と安全性に密接に関連した熱流体工学に関する研究を進め、特に混相流科学の確立をめざします。さらに、核融合の実用化をめざして超高温プラズマにおける物理現象の解明と制御手法の開発に関する理論・シミュレーション研究をおこないます。

2 . 量子エネルギー物理化学

原子炉や核融合炉などの核エネルギーシステムの安全を確保するための材料研究や、核エネルギーの利用に伴って発生する放射性廃棄物を、安全に処理・処分するための材料研究を行います。また、原子核工学が培ってきたナノテクノロジーを用いて、先端的な新しい材料を研究・開発していきます。

核エネルギーの有効利用の観点からは、限りある資源をリサイクルし、かつ、ゼロ・エミッションを達成する核燃料サイクル技術を、化学的なプロセス研究や物理化学的な基礎研究を通じて開発します。この技術は、現代社会が求めている循環型・環境調和型技術の一例であり、一般的なリサイクルの化学や工学に拡張して行くことを目指します。

3 . 量子システム工学

物質科学や生命科学はたいへん異なる分野と考えられますが、これらをミクロサイズ、さらに小さくナノサイズで見ると、共通した要素がたくさんあります。このように、最先端の見方をすることで広い分野の研究を包括的に行ったり、分野間に共通する基礎研究・技術開発を行っています。

用いる手段は、イオン・電子・X線・レーザーなどの高い機能を持つ量子ビームで、これらを利用して超高温・超高圧・超高エネルギー密度などの極端な環境を作り，その中で起こる非平衡現象の研究およびその利用を行います。さらには，その現象を観察するための検出装置の開発や、ガン治療などの医療応用の研究も実施しています。

4 . 量子物質工学

素粒子、量子ビーム、原子・分子などの量子系でみられる特有の現象や性質を解明するための研究を行います。そして、量子状態の制御・操作・測定や量子ナノ構造の解析など、さまざまな量子技術について、それらの工学的応用や展開をめざします。現在、日本や米国では大強度の中性子ビームを発生することのできる大強度陽子加速器の建設が進んでいます。ここで得られる中性子ビームは、生体物質も含む種々の物質の構造や機能を明らかにするために有効であるばかりでなく、新しい物質の探索・実際的な工業への応用などの利用が考えられています。私たちの講座では、これまでの原子核工学を含んだ新しい展開として、このような大強度中性子ビームの発生・利用を考えています。

具体的なテーマとしては、物理学の基礎理論、量子工学、素粒子物理学、中性子スピン干渉現象の研究、凝集体の中性子散乱の実験と解析、加速器・研究炉中性子源の設計・評価、核データ測定、多層膜中性子ミラーの開発と応用、原子炉の物理と安全性、などがあります。