Surface modification during long duration plasma-wall interaction and its impact on hydrogen recycling

• Project/Area Number: 19360417
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: SAKAMOTO Mizuki Kyushu University, 応用力学研究所, 准教授 (30235189)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TOKUNAGA Kazutoshi 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40227583)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥19,890,000 (Direct Cost: ¥15,300,000、Indirect Cost: ¥4,590,000); Fiscal Year 2009: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2008: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2007: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
• Keywords: プラズマ・核融合 / 水素リサイクリング / プラズマ・壁相互作用 / 表面改質 / 水素吸蔵 / エリプソメトリー / 共堆積 / ヘリコン波プラズマ

Research Abstract

A monitor of surface modification of tungsten that is an important candidate among plasma-facing materials for a fusion reactor has been succeeded using spectroscopic methods such as optical reflectivity measurement and ellipsometry. Spectroscopic measurement of plasma near surface of a sample revealed excitation states of recycling neutral hydrogen isotopes. And also deuterium absorption properties of samples with helium bubbles and a deposited layer were brought out.

Research Products

• [Journal Article] Axial Profile of Balmer-Alpha Emission near a Tungsten Target in the Compact PWI Simulator APSEDAS (2009)
  • Author(s): Y. Higashizono, M. Sakamoto, T. Miyazaki, K. Tokunaga (10番目), 他10名
  • Journal Title: Plasma and Fusion Research 4043
  • NAID: 130000138105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spatial Structure of Plasma and Neutral Particles near Tungsten Target in the Compact PWI Simulator APSEDAS (2009)
  • Author(s): Y. Higashizono, M. Sakamoto, K. Ogawa, K. Tokunaga (8番目), 他8名
  • Journal Title: Proc. of XXIX International Conference on Phenomena in Ionized Gases, Cancun
• [Journal Article] Surface Modification of Tungsten Mirrors due to Low Energy Helium Plasma Irradiation in the Compact PWI Simulator APSEDAS (2009)
  • Author(s): M. Sakamoto, T. Miyazaki, Y. Higashizono, K. Tokunaga (10番目), 他10名
  • Journal Title: Physica Scripta T138,014043
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 低温プラズマ照射における金属表面近傍の可視光二次元分布計測 (2009)
  • Author(s): 東園雄太、坂本瑞樹、宮崎俊昌、徳永和俊(9番目), 他9名
  • Journal Title: 応用力学研究所所報 第136号 Pages: 45-48
  • NAID: 120005311713
• [Journal Article] Erosion and Re-deposition of Plasma-Facing material in Long Duration Discharges on TRIAM-1M, Reports of Research Institute for Applied Mechanics (2009)
  • Author(s): M. Sakamoto, M. Ogawa, Y. Higashizono, 他9名
  • Journal Title: Kyushu, University 136 Pages: 19-22
• [Journal Article] Surface Modification of Tungsten due to Plasma Irradiation in the Compact PWI Simulator APSEDAS (2009)
  • Author(s): M.Sakamoto, et al.
  • Journal Title: Physica Scripta T138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Axial Profile of Balmer-Alpha Emission near a Tungsten Target in the Compact PWI Simulator APSEDAS (2009)
  • Author(s): Y.Higashizono, M.Sakamoto, et al.
  • Journal Title: Plasma and Fusion Research Vol. 4
  • NAID: 130000138105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Erosion and Re-deposition of Plasma-Facing material in Long Duration Discharges on TRIAM-IM (2009)
  • Author(s): M. Sakamoto, et al.
  • Journal Title: Reports of Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu, University 136 Pages: 19-22
• [Journal Article] 低温プラズマ照射における金属表面近傍の可視光二次元分布計測 (2009)
  • Author(s): 東園雄太, 坂本瑞樹, 他
  • Journal Title: 九州大学応用力学研究所所報 136 Pages: 45-48
  • NAID: 120005311713
• [Journal Article] プラズマ・壁相互作用模擬実験のためのヘリコン波プラズマの特性 (2008)
  • Author(s): 坂本瑞樹、宮崎俊昌、庄司多津男、芦川直子、徳永和俊, 他4名
  • Journal Title: 応用力学研究所所報 第134号 Pages: 61-64
  • NAID: 120001219845
• [Journal Article] プラズマ・壁相互作用模擬実験のためのヘリコン波プラズマの特性 (2008)
  • Author(s): 坂本 瑞樹, 他
  • Journal Title: 九州大学応用力学研究所所報 134 Pages: 61-64
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASにおける低エネルギーヘリウムプラズマ照射によるタングステン表面形状変化 (2009)
  • Author(s): 大山亮平、坂本瑞樹, 他
  • Organizer: プラズマ・核融合学会九州・沖縄・山口支部大会
  • Place of Presentation: 山口大学常盤キャンパス
  • Year and Date: 2009-12-22
• [Presentation] 可視分光計測に基づくタングステン表面近傍の電子密度及び中性粒子密度の評価 (2009)
  • Author(s): 東園雄太、坂本瑞樹、小川和真、徳永和俊(11番目), 他11名
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第26回年会
  • Place of Presentation: 京都市国際交流会館
  • Year and Date: 2009-12-03
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASにおける金属表面近傍のBalmer線強度の空間分布計測 (2009)
  • Author(s): 小川和真, 坂本瑞樹, 東園雄太, 徳永和俊(12番目), 他11名
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第26回年会
  • Place of Presentation: 京都市国際交流会館
  • Year and Date: 2009-12-02
• [Presentation] In situ measurement of surface modification of tungsten due to low energy helium plasma irradiation, US-Japan Workshop on (2009)
  • Author(s): M. Sakamoto, T. Miyazaki, Y. Higashizono, K. Tokunaga(10番目), 他10名
  • Organizer: Interaction between plasma and high Z material towards steady state operation
  • Place of Presentation: Massachusetts Institute of Technology, USA
  • Year and Date: 2009-11-10
• [Presentation] In situ measurement of surface modification of tungsten due to low energy helium plasma irradiation (2009)
  • Author(s): M.Sakamoto, et al.
  • Organizer: US-Japan Workshop on "Interaction between plasma and high Z material towards steady state operation"
  • Place of Presentation: Massachusetts Institute of Technology, USA
  • Year and Date: 2009-11-10
• [Presentation] Surface modification of tungsten irradiated by low energy plasma in the compact PWI simulator APSEDAS (2009)
  • Author(s): M. Sakamoto, Y. Higashizono, T. Miyazaki, K. Tokunaga(10番目), 他10名
  • Organizer: 7th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association
  • Place of Presentation: Aomori
  • Year and Date: 2009-10-28
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASにおける可視光分布測定に基づく金属試料近傍の中性粒子挙動解析 (2009)
  • Author(s): 東園雄太、坂本瑞樹、小川和真、徳永和俊(11番目), 他10名
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] Spatial Structure of Plasma and Neutral Particles near Tungsten Target in the Compact PWI Simulator APSEDAS (2009)
  • Author(s): Y. Higashizono, M. Sakamoto, K. Ogawa, K. Tokunaga (8番目), 他8名
  • Organizer: Proc. of XXIX International Conference on Phenomena in Ionized Gases
  • Place of Presentation: Cancun, Mexico
  • Year and Date: 2009-07-16
• [Presentation] Spatial structure of plasma and neutral particles near Tungsten target in the Compact PWI Simulator APSEDAS (2009)
  • Author(s): Y.Higashizono, M.Sakamoto, et al.
  • Organizer: XXIX International Conference on Phenomena in Ionized Gases
  • Place of Presentation: Cancun, Mexico
  • Year and Date: 2009-07-16
• [Presentation] Surface Modification of Tungsten due to Plasma Irradiation in the Compact PWI Simulator APSEDAS (2009)
  • Author(s): M.Sakamoto, et al.
  • Organizer: 12th International Workshop on Plasma Facing Materials and Components for Fusion Applications
  • Place of Presentation: Forschungszentrum Juelich, Germany
  • Year and Date: 2009-05-12
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASにおける可視分光計測に基づく長時間プラズマ照射時の中性粒子挙動の研究 (2008)
  • Author(s): 東園雄太, 坂本瑞樹, 他
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第12回九州・沖縄・山口支部大会
  • Place of Presentation: 九州大学筑紫キャンパス
  • Year and Date: 2008-12-22
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASにおける金属表面近傍プラズマの分光計測 (2008)
  • Author(s): 小川和真, 坂本瑞樹, 他
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第12回九州・沖縄・山口支部大会
  • Place of Presentation: 九州大学筑紫キャンパス
  • Year and Date: 2008-12-22
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASにおけるプラズマ照射による金属試料の重水素吸蔵 (2008)
  • Author(s): 尾崎和基, 坂本瑞樹, 他
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第12回九州・沖縄・山口支部大会
  • Place of Presentation: 九州大学筑紫キャンパス
  • Year and Date: 2008-12-22
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASにおけるプラズマ照射時のタングステン表面反射率の実時間測定 (2008)
  • Author(s): 宮崎俊昌, 坂本瑞樹, 他
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第12回九州・沖縄・山口支部大会
  • Place of Presentation: 九州大学筑紫キャンパス
  • Year and Date: 2008-12-22
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASにおける共堆積層形成実験 (2008)
  • Author(s): 坂本瑞樹、東園雄太、宮崎俊昌、徳永和俊(9番目), 他9名
  • Organizer: 第25回プラズマ・核融合学会
  • Place of Presentation: 栃木県総合文化センター
  • Year and Date: 2008-12-05
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASにおけるプラズマ照射時の金属表面反射率の測定 (2008)
  • Author(s): 宮崎俊昌、坂本瑞樹、東園雄太、徳永和俊(10番目), 他10名
  • Organizer: 第25回プラズマ・核融合学会
  • Place of Presentation: 栃木県総合文化センター
  • Year and Date: 2008-12-05
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASにおける高速カメラ計測に基づく中性粒子挙動解析 (2008)
  • Author(s): 東園雄太、坂本瑞樹、宮崎俊昌, 他10名
  • Organizer: 第25回プラズマ・核融合学会
  • Place of Presentation: 栃木県総合文化センター
  • Year and Date: 2008-12-05
• [Presentation] PWI模擬実験装置APSEDASのプラズマ特性 (2008)
  • Author(s): 坂本瑞樹、宮崎俊昌、東園雄太、徳永和俊(10番目), 他9名
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-23
• [Presentation] Study of surface modification due to plasma-wall interaction in APSEDAS (2008)
  • Author(s): M. Sakamoto, Y. Higashizono, K. Tokunaga (10番目), 他10名
  • Organizer: International Congress on Plasma Physics 2008
  • Place of Presentation: Fukuoka International Congress Center
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Neutral particle behavior in the compact PWI simulator (2008)
  • Author(s): Y. Higashizono, M. Sakamoto, K. Tokunag (10番目), 他11名
  • Organizer: APSEDAS, International Congress on Plasma Physics 2008
  • Place of Presentation: Fukuoka International Congress Center
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Real time measurement of optical reflectivity on material surface during plasma irradiation (2008)
  • Author(s): T. Miyazaki, M. Sakamoto, Y. Higashizono, K. Ogawa, K. Ozaki, K. Tokunaga, 他8名
  • Organizer: International Congress on Plasma Physics 2008
  • Place of Presentation: Fukuoka International Congress Center
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Neutral particle behavior in the compact PWI simulator "APSEDAS (2008)
  • Author(s): Y. Higashizono, M. Sakamoto, et al.
  • Organizer: International Congress on Plasma Physics 2008
  • Place of Presentation: Fukuoka International Congress Center
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] プラズマ照射による金属材料表面の反射率変化 (2008)
  • Author(s): 宮崎俊昌、坂本瑞樹、徳永和俊, 他4名
  • Organizer: 第7回核融合エネルギー連合講演会
  • Place of Presentation: 青森市男女共同参画プラザ
  • Year and Date: 2008-06-19
• [Presentation] ヘリコン波プラズマを用いた材料照射実験 (2007)
  • Author(s): 宮崎 俊昌、坂本 瑞樹, 他
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第11回九州・沖縄・山口支部大会
  • Place of Presentation: 宮崎公立大学(宮崎市)
  • Year and Date: 2007-12-21
• [Presentation] プラズマ壁相互作用模擬実験のためのヘリコン波プラズマ源の特性 (2007)
  • Author(s): 坂本瑞樹、宮崎俊昌、徳永和俊(5番目), 他6名
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第24回年会
  • Place of Presentation: イーグレ姫路
  • Year and Date: 2007-11-30
• [Presentation] プラズマ壁相互作用模擬実験のためのヘリコン波プラズマの特性 (2007)
  • Author(s): 坂本 瑞樹, 他
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第24回年会
  • Place of Presentation: イーグレ姫路(姫路市)
  • Year and Date: 2007-11-30