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ヘリウム照射によるステンレス系対向材料の特性劣化挙動の解明と監視システムへの適用

Research Project

Project/Area Number 18035009
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionShimane University

Principal Investigator

小野 興太郎  Shimane University, 総合理工学部, 教授 (40106795)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宮本 光貴  島根大学, 総合理工学部, 助教 (80379693)
荒河 一渡  大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 助教 (30294367)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥4,100,000 (Direct Cost: ¥4,100,000)
Fiscal Year 2007: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2006: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Keywords核融合 / 燃焼プラズマ計測 / 第一ミラー材 / 光反射率 / 照射欠陥 / SUS316L / Mo / W / プラズマ対向材料 / ヘリウム照射効果 / 第一ミラー材料 / ステンレス鋼 / プラズマ壁相互作用 / 照射損傷
Research Abstract

第一ミラー侯補材であるSUS316L,Mo,Wを試料として,1〜5keVのヘリワムイオン照射トでの光反射率の測定を行い,反射率劣化挙動の照射量,照射エネルギー,レーザー波長依存性を調べだ.また,反射率の劣化機構を調べるために,電子顕薇鏡による内部観察,表面観察,EELS測定,ガス保持特性の測定を行った.これらの結果から,監視ミラーとしての適用性ついて検討した.主要な成果は以下のようである.
1)反射率は,低照射域では,指数関数的な減哀を示し,これは,転位ループの形成と密接に関係している.高照射域では照射量とともに単調な減衰を示し,1×10^23ions/m^2では,10-20%程度まで減衰する.これは,バブルの形成と密度の増加,表面近傍の複雑な損傷構造等に関係している.
2)反射率の劣化程度は,必ずしも照射エネルギーに依存せず,光の侵入域における上記のような欠陥量,損傷構造に依存している.EELSスペクトルの測定によっても,可視光から紫外域にかけて反射係数の減衰が見られたことから,このような欠陥構造に付随する複雑な電子状態の存在によって反射率の劣化が起る機構が示唆される.
3)ミラー材として,SUS316L,Mo,Wを比較すると,可視光域では,未照射状態での反射率が最も高く,高照射域でも表面損傷の少ないSUS316Lが最も高い反射率を維持する.しかし,紫外域ではSUS316Lの反射率は急激に低下する.これらの結果は,各材料の電子構造と損傷形成に依存しており,スパッター率の最も低いWが必ずしもミラー材として最適ではないことを示している.測定に使用されるレーザー光の波長域によって十分検討される必要がある.
4)その他,ステンレス鋼における水素やヘリウムガスの保持特性に関するMoやWの添加の効果,さらには,LHDプラズマ実機環境下での数keV CX粒子による損傷形成,等に関する新しい知見が得られた.

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Dynamical interaction of helium bubbles with grain boundaries in Fe2007

    • Author(s)
      K. Ono, M. Miyamoto, K. Arakawa
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials 367-370

      Pages: 522-526

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of cascades damages on the dynamical behavior of helium bubbles in Cu2007

    • Author(s)
      M. Miyamoto, K. Ono, K. Arakawa R. C. Birtcher
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials 367-370

      Pages: 350-354

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct observation of the one dimensional motion of nanometer-sized dislocation loops2007

    • Author(s)
      K. Arakawa, M. Hatanaka, K. Ono, H. Mori
    • Journal Title

      Science 318

      Pages: 956-959

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Retention properties of plasma particles in tungsten exposed to LHD diverter plasmas2007

    • Author(s)
      M. Tokitani, M. Miyamoto, K. Tokunaga, T. Fujiwara, N. Yoshida, S. Masuzaki, N. Ashikawa
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials 367-370

      Pages: 443-447

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hydrogen retention properties of co-deposition layers under high density plasma in TRIAM-1M and its impact on the wall pumping2007

    • Author(s)
      M. Tokitani, M. Miyamoto, K. Tokunaga, T. Fujiwara, N. Yoshida. M. Sakamoto, H. Zushi, K. Hanada TRIAM group
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials 367-370

      Pages: 1487-1491

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Retention properties of plasma particles in tungsten exposed to LHD divertor plasmas2007

    • Author(s)
      M.Tokitani, M.Miyamoto, K.Tokunaga, T.Fujiwara, N.Yoshida, S.Masuzaki, N.Ashikawa, T.Morisaki, M.Shoji, A.Komori, LHD Experimental Group, S.Nagata, B.Tsuchiya
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials (2007年1月受理,印刷中)

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Dynamical behavior of helium bubbles in gold during irradiation with high energy self-ions2006

    • Author(s)
      K.Ono, M.Miyamoto, K.Arakawa, R.C.Birtcher
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B242

      Pages: 455-457

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      2006 Annual Research Report
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      K.Ono, M Miyamoto, K.Arakawa, R.C.Birtcher
    • Journal Title

      Proc. 16^<th> International Microscopy Congress 16

      Pages: 1635-1635

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  • [Journal Article] TEMその場観察にょるヘリウムハブルの動的挙動の研究2006

    • Author(s)
      小野興太郎, 宮本光貴, 荒川一渡, R.C. Birtcher
    • Journal Title

      まてりあ 45

      Pages: 106-113

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  • [Journal Article] Al中のヘリウムバブルのブラウン運動2006

    • Author(s)
      小野興太郎, 宮本光貴, 荒川一渡
    • Journal Title

      まてりあ 45

      Pages: 907-907

    • NAID

      10018422043

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  • [Journal Article] Change in the Burgers vector of perfect dislocation loops without contrast with the external dislocations2006

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      K.Arakawa, M.Hatanaka, E.Kuramoto, K.Ono, H.Mori
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      Physical Review Letters 96

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      宮本光貴, ト部洋史, 中野健人, 外勇介, 小野興太郎
    • Organizer
      日本金属学会春季大会
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      武蔵工業大学
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  • [Presentation] 50Kで照射したCu中の格子間原子集合体の一次元運動2008

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      小野興太郎, 宮本光貴, 荒河一渡, R. C. Birtcher
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      日本金属学会春季大会
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      武蔵工業大学
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      H. Urabe, M. Miyamoto, K. Ono M. Tokitani, N. Yoshida
    • Organizer
      13-th International Conference on Fusion Reactor Materials
    • Place of Presentation
      Nice, France
    • Year and Date
      2007-12-12
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  • [Presentation] Difference between helium retention properties of 316L and 304 stainless steels2007

    • Author(s)
      M. Miyamoto, K. Ono, Y. Mori D. Shitabou
    • Organizer
      13-th International Conference on Fusion Reactor Materials
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      Nice, France
    • Year and Date
      2007-12-12
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamical interaction of helium bubbles with cascade damages in Fe-9Cr2007

    • Author(s)
      K. Ono, M. Miyamoto, K. Arakawa, R. C. Birtcher
    • Organizer
      13-th International Conference on Fusion Reactor Materials
    • Place of Presentation
      Nice, France
    • Year and Date
      2007-12-12
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 原子炉・核融合炉材中の照射損傷とヘリウムの挙動2007

    • Author(s)
      小野興太郎
    • Organizer
      第100回記念金属物性研究会
    • Place of Presentation
      広島情報プラザ
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 低エネルギーヘリウムイオン照射下におけるSUSミラー材の反射率の劣化挙動2007

    • Author(s)
      ト部洋史, 宮本光貴, 小野興太郎
    • Organizer
      日本金属学会秋季大会
    • Place of Presentation
      岐阜大学
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  • [Presentation] Fe-9Cr-2WにおけるHe保持特性に与えるWの効果2007

    • Author(s)
      笹川秀幸, 檜高祐生, 宮本光貴, 小野興太郎
    • Organizer
      日本金属学会秋季大会
    • Place of Presentation
      岐阜大学
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  • [Presentation] Fe-9Cr-2Wのヘリウム照射損傷に与えるWの効果2007

    • Author(s)
      檜高祐生, 宮本光貴, 小野興太郎
    • Organizer
      日本金属学会秋季大会
    • Place of Presentation
      岐阜大学
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  • [Presentation] ガスパブおよびペレットによるLHD水素プラズマ下でのCX粒子による対向材料の微視的損傷2007

    • Author(s)
      宮本光貴, 小野興太郎, 芦川直子, 時谷政弘, 坂本隆一, LHD実験G
    • Organizer
      第24回日本プラズマ核融合学会
    • Place of Presentation
      姫路市イーグレ姫路
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  • [Presentation] ヘリウム照射下ステンレスミラーの反射率劣化挙動と損傷組織との相関2007

    • Author(s)
      ト部洋史, 中野健人, 宮本光貴, 小野興太郎
    • Organizer
      第24回日本プラズマ核融合学会
    • Place of Presentation
      姫路市イーグレ姫路
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      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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