プラズマ対向材料表面における水素同位体の挙動

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08680536
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 舒 衛民 富山大学, 水素同位体機能研究センター, 助教授 (80253508)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 芦田 完 水素同位体機能研究センター, 助教授 (70192953) ; 松山 政夫 水素同位体機能研究センター, 教授 (90135004) ; 渡辺 国昭 水素同位体機能研究センター, 教授 (50001326)
• Keywords: トリチウム / 透過 / プラズマ対向材料

Research Abstract

プラズマ対向材料における水素同位体の透過は,表面での解離と再結合反応及びバルブでの拡散と捕獲に影響される。理論的な検討により,任意の材料と実験条件下における水素透過フラックスが予測できた。しかし,水素の再結合係数は,材料だけでなく表面状態(表面欠陥の密度及び不純物原子の吸着量等)に依存しているため,材料表面における水素同位体の挙動を明らかにしなければならない。そこで,ベリリウムの表面に銅を蒸着し,表面被覆による水素透過フラックスの変化を求め,さらにそれを基準にして国際熱核融合実験炉(ITER)ダイバータにおけるトリチウムの透過及びインベントリ-を検討することにした。
ITERの工学設計によると,Be/CuまたはW/Cuがダイバータの有力候補になっている。Be/Cuオプションの場合,ダイバータでのトリチウムの透過とインベントリ-は,それぞれ0.81mg/sと6.0kgであった。また,プラズマ側での水素の再結合係数をBe表面のデータの10^<-5>〜10^<10>の倍率で変化させてトリチウムの透過及びインベントリ-の変化を検討した。さらに,エロ-ジョンの影響も調べた。エロ-ジョンの進行とともにトリチウム透過は増加するが,インベントリ-は減少する。一方,W/Cuオプションの場合では,ダイバータでのトリチウムの透過とインベントリ-は,それぞれ00071mg/sと6.7gであった。また,エロ-ジョンの進行とともにトリチウム透過は増加するが,インベントリ-ははじめは徐々に減少しながら後で急に増加する。

Research Products

• [Publications] W.M.Shu and K.Watanabe: "Tritium permeation and inventory in an international thermonuclear experimental reactor divertor" Journal of Vacuum Science and Technology A. 15・1. 169-175 (1997)
• [Publications] W.M.Shu and K.Watanabe: "Permeation flux of hydrogen through plasma facing materials" Physical Review B. 55・16. (1997)
• [Publications] W.M.Shu and K.Watanabe: "Hydrogen permeation flux through plasma facing materials" The Proc.of 1996 Inter.Conf.on Plasma Physics. (1997)