照射欠陥移行現象の体系化による核融合炉真空容器内トリチウムの蓄積量評価
| Project/Area Number |
21K13903
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
小林 真 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (50791258)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 照射欠陥 / タングステン / トリチウム |
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| Outline of Research at the Start |
核融合炉において、真空容器における燃料トリチウム滞留量の高精度評価は、炉システム設計や炉運転シナリオの決定、安全性評価のため重要である。そこで本研究では、核融合炉材料中の照射欠陥の移行現象と、この照射欠陥との相互作用を含むトリチウム移行現象を評価するプログラムを作成・結合させることで、炉運転に伴う炉内トリチウム滞留量変化の定量予測を行う。また、加速器などを用いて炉材料に照射欠陥を導入し、水素同位体滞留量、透過速度、脱離挙動等の測定を通し、上記プログラムの妥当性評価を行う。これにより確度の高い炉内トリチウム滞留量評価を可能とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
開発した照射欠陥輸送コードを用い、定常運転下でのダイバータバッフル部における原子空孔密度を評価した。バッフル部表面から0.5mm幅で５メッシュ分のポイントにおける温度と中性子エネルギースペクトルを評価した。続いて、PHITSコードにより中性子衝突に伴う損傷速度、及びPKA(Primary Knock-on Atom)のエネルギー分布から照射欠陥のサイズ分布を検討した。この損傷速度、サイズ分布、そして各ポイントの温度をインプットデータとして、時間経過に伴う原子空孔密度を評価した。
バッフル部の、配管中心位置から深さ0.5 mmにおける、原子空孔密度の時間変化(最大100万秒 : ~0.04dpa相当)を予測した結果、結晶粒内の位置によって原子空孔密度の挙動は異なり、表面では原子空孔密度は定常に達しているが、バルク領域では依然増加傾向で、100万秒時点で原子空孔密度は0.02 at.%程度となると評価された。この原子空孔密度はバッフル表面からの深さに従って減少傾向であった。
一方で、より長時間に渡る原子空孔密度評価には、時間ステップや計算の収束判定などを工夫する必要があることがわかった。
シミュレーションと並行して、電子線やプロトンビーム照射により欠陥を導入した試料を調製し、陽電子寿命の変化や重水素の透過速度計測を通じて、欠陥の種類や密度、サイズに関する情報を収集した。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Simultaneous measurements for fast neutron flux and tritium production rate using pulse shape discrimination and single crystal CVD diamond detector2024
Author(s)
M.I. Kobayashi, S. Yoshihashi, K. Ogawa, M. Isobe, T. Aso, M. Hara, S. Sangaroon, S. Tamaki, I. Murata, S. Toyama, M. Miwa, S. Matsuyama and M. Osakabe
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Journal Title
Nuclear Fusion
Volume: 64
Issue: 6
Pages: 066026-066026
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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