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Suppression of Hydrogen Isotope Absorption into Co-deposited Layer by using Nitrogen Scavenger

Research Project

Project/Area Number 16H04618
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Nuclear fusion studies
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

Uesugi Yoshihiko  金沢大学, 電子情報通信学系, 教授 (90213339)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石島 達夫  金沢大学, サステナブルエネルギー研究センター, 教授 (00324450)
田中 康規  金沢大学, 電子情報通信学系, 教授 (90303263)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2016: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Keywords制御熱核融合 / プラズマー壁相互作用 / トリチウム吸蔵 / レーザ誘起ブレイクダウン分光法 / 不純物共堆積膜 / 核融合周辺プラズマ / 不純物制御 / 核融合 / リチウム吸蔵 / レーザ誘起ブレイクダウン分光 / 燃料粒子ー不純物共堆積 / 熱核融合プラズマ / 周辺プラズマ / プラズマー材料相互作用 / 水素同位体吸蔵 / 共堆積膜 / レーザブレイクダウン分光法 / LIBS / プラズマ壁相互作用 / 不純物堆積膜 / 水嘘同位体吸蔵 / トリチウム / 窒素スカベンジャー効果 / 水素・不純物共堆積膜 / 熱核融合 / カーボン材 / 水素化炭素膜 / 水素同位体吸蔵制御 / 窒素スカベンジャー / レーザー誘起ブレークダウン分光法 / 不純物・水素共堆積膜
Outline of Final Research Achievements

Nitrogen addition into remote edge plasmas has been considered and tested as an effective method for suppression of carbon film deposition and reduction of hydrogen isotope absorption in the deposited films. The effects of nitrogen addition on the hydrogenated carbon film deposition and hydrogen isotope absorption, “scavenger effect”, were studied using toroidal rf plasmas with D-C-N reactive species with metal impurities, such as Fe and W. Main results are summarized as follows, (1)In the case of stainless steel materials as an impurity source, simultaneous addition of C and N as scavenger particles works well to reduce the H/D absorption effectively by generating volatile HCN/DCN and NHx/NDx molecular particles, (2)When N is introduced on to tungsten co-deposited films, the amount of H/D absorption increased due to the surface barrier formation on the W films by Tungsten nitride formation on the surface.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高融点金属材であるタングステンは、ブリスタリングやバブル形成、強い熱衝撃による溶融・クラックの発生等、将来の核融合炉ダイバータ板材料として使用するには問題点も多いのが現状である。核融合炉ダイバータ材料開発研究の大半がタングステン材使用に向けて行われる中で、本研究はLIBS技法を用いて、タングステンを含め多様な不純物を含む低温周辺プラズマ系における不純物共堆積膜中へのトリチウム吸蔵を制御・抑制するスカベンジャー粒子を探索し、水素同位体吸蔵抑制効果をもたらす基礎物理・化学過程を解明することで定常核融合炉開発研究に資するものである。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

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      竹中裕亮、飯田圭吾、大邊優太、上杉喜彦、田中康規、石島達夫、山口義博、高田伸浩
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      竹中裕亮、飯田圭吾、大邊優太、上杉喜彦、田中康規、石島達夫、山口義博、高田伸浩
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      竹中裕亮、飯田圭吾、大邊優太、上杉喜彦、田中康規、石島達夫、山口義博、高田伸浩
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      仙台市、東北大学
    • Year and Date
      2016-11-29
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      山﨑嵩朗,加藤拓郎,坂口達哉,高嶋亮輔,上杉喜彦,田中康規,石島達夫,西島大輔,相良明男,増崎貴
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      第33回プラズマ・核融合学会年会
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      仙台市、東北大学
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      2016-11-29
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      山﨑嵩朗,加藤拓郎,坂口達哉,高嶋亮輔,上杉喜彦,田中康規,石島達夫,西島大輔,相良明男,増崎貴
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      日本物理学会2016年秋季大会
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      金沢市、金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-13
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      第11回核融合エネルギー連合講演会
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      福岡、九州大学
    • Year and Date
      2016-07-14
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      山﨑嵩朗,加藤拓郎,上杉喜彦,田中康規,石島達夫,西島大輔
    • Organizer
      第11回核融合エネルギー連合講演会
    • Place of Presentation
      福岡、九州大学
    • Year and Date
      2016-07-14
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  • [Presentation] Study of Nitrogen Scavenger Effects on Hydrogenated Carbon Film Deposition and Hydrogen Isotope Absorption in the Remote Fusion Plasmas2016

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      Takaaki Yamazaki, Takuro Kato, Megumi Mizukami, Yoshihiko Uesugi, Yasunori Tanaka, Tatsuo Ishijima, Daisuke Nishijima
    • Organizer
      22nd International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
    • Place of Presentation
      Rome, Italy
    • Year and Date
      2016-05-30
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 環境電力工学研究室

    • URL

      http://epel.w3.kanazawa-u.ac.jp/

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Published: 2016-04-21   Modified: 2022-05-20  

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