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

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11308016
• Research Institution: Natiomal 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13年度はメンブレンパネルの性能試験とパネルポンプの基礎データ収集を目的として大型の真空試験チャンバーにて実機のメンブレンパネルを用いた基礎実験を実施した。また、性能試験完了後、メンブレンパネルをLHD真空容器に設置し、プラズマ実験によるメンブレンパネルの粒子吸蔵に関するデータを取得した。
(1)メンブレンパネル性能試験
LHD用のメンブレンパネル(40×40cm^2,1.0mm厚の短冊状Nb板)を製作し、真空試験チャンバーに設置して性能試験等を実施した。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パネル温度に対する依存性に関するデータを取得した。水素吸蔵量は120Pam^3、水素吸蔵速度に関しても約7×10^<16>Hcm^<-2>s^<-1>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、パネル表面での再結合係数を実験的に求め、再放出の影響がなく吸蔵できる水素量と温度領域を実機パネルについて詳細に計算できることを示すことが出来た。
(2)LHDメンブレンパネル実験
パネル性能試験を終了後、LHDのプラズマのダイバータレッグの中間にパネルを設置し、プラズマによって生成される水素の中性粒子束をパネルによって吸蔵し、実機のプラズマ装置における中性粒子束の初期的データを収集した。プラズマ実験あるいは放電洗浄(LHDではグロー放電が主)前にパネルを加熱し脱ガスを実施した後、プラズマ放電を100回程度行い、その後に脱ガスを再度実施して吸蔵水素量を測定した。放電洗浄あるいはプラズマ放電を行ったときにパネルによる水素吸蔵が起こっていることが確認でき、現在のところ最大で0.02Pam^3、の吸蔵量が得られており、粒子束の解析を進めているところである。

Research Products

• [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 NBL Heated Long Pulse Discharges on LHD"Journal of Nuclear Materials. 290-293. 1040-1044 (2001)
• [Publications] A.Busnyuk, et al.: "Membrane bias effects on plasma-driven permeation of hydrogen through niobium membrane"Journal of Nuclear Materials. 290-293. 57-60 (2001)
• [Publications] Y.Nakamura, et al.: "Impurity Behavior in LHD Long Pulse Discharges"Proc. 28^th EPS Conference (ECA). 25A. 1481-1484 (2001)