1994 Fiscal Year Annual Research Report
次世代のプラズマ対向材料-トリチウム相互作用に関する基礎的研究
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05453193
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| Research Institution | Faculty of Engineering, the University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山脇 道夫 東京大学, 工学部, 教授 (30011076)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 双葉 東京大学, 工学部, 助手 (00011198)
山口 憲司 東京大学, 工学部, 助教授 (50210357)
田中 知 東京大学, 工学部, 教授 (10114547)
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| Keywords | プラズマ対向材料 / プラズマ-材料相互作用 / トリチウム / 境界プラズマ / 燃料・不純物粒子輸送 / モデリング |
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| Research Abstract |
本研究では、(a)HHFC(High Heat Flux Components)の開発、(b)トリチウム使用、など、次世代のプラズマ-材料相互作用研究における最重要課題に関する様々な実験や解析を試みた。
(1)定常プラズマ中にCH_4あるいはC_2H_2といった炭化水素ガスを導入したり、あるいは直接黒鉛系材料をさらす実験を行った。その結果、各炭化水素についてCHラジカルに起因する発光ピークを確認するとともに、CHに比べC_2がよりプラズマ中に浸透しやすいこと、さらには、荷電状態としてはC^+が最も存在確率が高いことなどを見いだした。
(2)境界プラズマのシミュレーションについては、温度勾配に起因するthermal forceの効果を考慮した解析を提案するとともに、さらに急峻な温度勾配下で非局所輸送が起こると考え、その解析を試みた。その結果非局所輸送によるプラズマ温度ならびに密度分布への影響が明らかになった。
(3)将来のトリチウム実験を見据えて、トリチウムガスの精製を金属膜の水素透過現象を利用して行う方法の可能性を検討するために、Nbに対する重水素透過実験を行った。その結果、イオン駆動による重水素の透過率は20〜30%にも達し、近年この金属について指摘されている「超透過」を示唆する結果が得られた。また、透過性の制御に重要な影響を及ぼす表面不純物の挙動に関する知見が「その場」表面分析の併用によって得られた。
(4)トリチウム実験装置を行う試験部を製作し、既設の超高真空システムに組み込んだ。トリチウムは閉鎖系で取り扱われることになり、また、真空容器の容積を小さくしたことでトリチウムの分析感度が改善されたと考えている。現在(本報告書提出時点)トリチウムの導入にむけた最後の調整を行っており、年度内にトリチウム試験が行われる運びである。
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[Publications] 山脇 道夫: "核融合燃料・材料相互作用における最近の話題" 日本原子力学会誌. 36(4). 301-310 (1994)
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[Publications] 奥野 健二: "核融合炉でのトリチウム技術開発" プラズマ・核融合学会誌. 70. 16-51 (1994)
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[Publications] Shigeki Ohtsu: "Divertor simulation with nonlocal transport effect" Journal of Nuclear Materials. (発表予定).
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[Publications] V.V.Bandurko: "Effect of surface impurities segregation and ion sputtering on ion driven deuterium permeation of copper" Journal of Nuclear Materials. (発表予定).
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[Publications] Michio Yamawaki: "Impact of surface phenomena in metals on hydrogen isotope permeation" Fusion Engineering and Design. (発表予定).
