プラズマ排ガスの排気・精製のための超透過膜の開発に関する基礎的研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09358010
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山脇 道夫 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (30011076)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 和幸 日本原子力研究所, 核融合工学部, 副主任研究員 ; 小原 祥裕 日本原子力研究所, 材料研究部, 主任研究員 ; 小野 双葉 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00011198) ; 山口 憲司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50210357)
• Keywords: プラズマ排気 / 排ガス精製 / ニオブ / 超透過 / 原子状ビーム / プラズマー材料相互作用 / 核融合粒子制御 / 核融合炉燃料サイクル

Research Abstract

前年度製作した原子ビーム照射装置をさらに改良した。入射する原子フラックスに対して、原子化部より流出する残留ガス分子の寄与が大きく、試料上流側表面からの反射あるいは再放出フラックスの実時間測定が困難と判断したためで、中間位置にさらに細い導管を配し、分子に対するコンダクタンスを低下させることを目指した。しかし、途中どうしても真空的に閉じた系とすることができず、当初想定していた以上の流出に至ったようである。しかし、原子ビーム照射装置自体は健全に稼働することが確かめられ、本装置の仕様の範囲内で、ほぼ100%の解離率を得ることができた。
原子状重水素ビームによる金属膜透過速度に関する測定を、前年度に引続きニオブ(Nb)の薄膜に対して行った。重水素透過速度の測定の前後にはオージェ電子分光法による「その場」表面分析を随時行った。表面分析の結果、Nb表面はイオウが高濃度で偏析しており、数10時間以上にも及ぶ重水素ビーム照射に対しても、ほとんど組成が変化することはなかった。また、このような表面状態で、試料温度に対する重水素透過速度の依存性を調べたところ、600〜900Kの範囲でほぼ一定となることを確認し、表面組成が同じであった前年度の結果を再現した。このような挙動は、水素の透過が両側表面での再結合によって律速されることを示唆しており、このことが「超透過」の実現と関係しているとされる。すなわち、本研究により、表面組成の制御を通じて「超透過」の制御が可能となる見通しが得られたと言える。
さらに、ロシアよりプラズマ透過試験装置を購入し、その調整に着手した。今後プラズマ駆動による水素透過に関する実験を進め、原子駆動透過の挙動との違いなどを調べでいくことにしている。

Research Products

• [Publications] K.Yamaguchi: "Study of the retention of hydrogen isotopes implanted in Mo" Journal of Nuclear Materials. 258-263. 1104-1108 (1998)
• [Publications] K.Ohkoshi: "The ion-and atom-driven transport of deuterium in Nb under the influence of surface impurities" Journal of Nuclear Materials. (発表予定).