定常高温プラズマ生成のための周辺中性粒子制御法の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11308016
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 中村 幸男 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (40136560)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森崎 友宏 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (60280591) ; 増崎 貴 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (80280593) ; 鈴木 肇 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (20260044) ; 大藪 修義 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60203949)
• Keywords: ダイバータ排気 / 中性粒子制御 / メンブレンポンプ / 水素の選択的透過 / 水素吸蔵と保持

Research Abstract

平成12年度はECRプラズマ源を用いたラジカルビーム発生装置を整備し、平板メンブレンを用いた常温付近でのメンブレン水素透過特性に関する研究を開始した。また、実機へのメンブレンポンプの適用の第一段階としてLHD用メンブレンパネルを製作し、メンブレンパネルの性能試験を平成11年度に整備した大型の真空試験チャンバーにて実施した。
(1)常温付近でのメンブレン水素透過特性
メンブレンポンプの核融合装置への適用を検討する上でメンブレンの運転温度は非常に重要な要素であり、出来るだけ低い温度で運転できることが望ましい。今までは主に高温(約600度)でのメンブレン水素透過特性を調べてきたが、常温付近までの水素透過特性を調査することを試みた。実験装置は2.45GHzのECRプラズマを生成し、それによって生成される水素原子(ラジカル)粒子束を平板のNbメンブレンに照射するものである。水素透過の温度依存性を調べることを目的に実験を開始し、水素透過速度が温度と共に極端に遅くなることが分かった。メンブレン表面の不純物による水素透過に対するポテンシャルを制御することにより、その透過速度を速く出来ないかを検討中である。
(2)メンブレンパネル性能試験
LHD用のメンブレンパネル(50x50cm,1.0 t Nb)を製作し、真空試験チャンバーに設置して性能試験を実施した。パネルの上部にタンタル線を用いたアトマイザーを設置し、常温のメンブレンパネルによる水素原子の吸蔵量とその保持時間に関するデータを取得した。水素吸蔵量に関しては60Pam^3まで飽和することなく連続的に吸蔵が可能であることが示された。また、吸蔵された水素は12時間放置しても、ほとんどそのままメンブレンパネル金属内に保持されることが示された。これによって、LHDの実験に十分対応できることが実証され、来年度LHDでのメンブレンパネル実験を実施することとなった。

Research Products

• [Publications] Y.Nakamura, et al.: "Development of Divertor Pumping System with Superpermeable Membrane"Fusion Engineering and Design. 49-50. 899-904 (2000)
• [Publications] Y.Nakahara, et al.: "Superpermeable Membrane for Particle Control in Divertor"Fusion Engineering and Design. 51-52. 243-248 (2000)
• [Publications] Y.Nakamura, et al.: "Nb Interaction with Hydrogen Plasma"Journal of Applied Physics. 89,1. 760-766 (2001)
• [Publications] Y.Nakamura, et al.: "Particle Balance in NBI Heated Long Pulse Discharges on LHD"Journal of Nuclear Materials. 290-293. 1040-1044 (2001)