大型プラズマ実験装置における水素の超透過現象に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452326
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 東 邦夫 京都大学, 工学部, 教授 (30026017)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 秦 和夫 京都大学, 工学部, 助教授 (70109023) ; 藤田 治之 京都大学, 工学部, 助手 (90026039) ; 図子 秀樹 京都大学, ヘリオトロン核融合研究センター, 助教授 (20127096) ; 高木 郁二 京都大学, 工学部, 助手 (20206717)
• Keywords: 拡散 / プラズマ誘起透過 / 重水素 / パルス運転 / プラズマ対向壁 / 鉄 / 捕捉現象 / ニッケル

Research Abstract

前年度に引き続き、プラズマ誘起超透過実験と照射損傷への水素同位体の捕捉現象に関する実験を実施した。
プラズマ誘起超透過現象に関する研究では、rfプラズマ装置を用いて、大型プラズマ実験装置のパルス運転を模擬する実験を行い、重水素プラズマの強さやプローブ金属膜の温度、厚みが透過流量に及ぼす影響を系統的に調べ、解析を行った。その結果、鉄及びニッケル中の透過挙動は前年度に導いたモデルで良く再現できること、圧延率が大きい鉄試料中の透過挙動は、冷間加工に起因するトラップの影響を強く受けること、パルス状にプラズマを試料に照射した場合の透過流量の時間応答性は、トラップを含むみかけの拡散係数に依存することなどが示された。
水素同位体の捕捉現象に関する実験では、イオン照射した金属中に捕捉される重水素を、ヘリウム3との核反応を用いてその場観察した。その結果、水素やヘリウムイオンがニッケルや鉄中に弾き出し損傷を生成する領域に、重水素が捕捉(トラップ)されること、ニッケルではトラップは685Kの高温でも安定に存在するのに対し、鉄中のトラップは523Kで消滅すること、トラップ量はイオンの照射量、つまり弾き出し損傷量に比例して増加していくこと、トラップの生成量は弾き出される原子数に較べてはるかに小さいことが明らかになり、トラップが重水素を捕捉する強さやトラップの生成率など、プラズマ対向壁中のトリチウムインベントリを評価する上で重要なパラメータを得た。

Research Products

• [Publications] Ikuji Takagi: "Depth profiles of trapped deuterium in nickel bombarded with helium-3" Journal of Nuclear Materials. 200. 223-228 (1993)
• [Publications] Ikuji Takagi: "Diffusive behaviors of deuterium in nickel under irradiation of helium-3" Journal of Nuclear Science And Technology. 29. 947-956 (1992)