2005 Fiscal Year Annual Research Report
高Zプラズマ対向材料におけるプラズマ・中性子相乗照射効果に関する基礎研究
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15360492
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| Research Institution | KYUSHU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
吉田 直亮 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (00127317)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 英雄 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (90212323)
徳永 和俊 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (40227583)
岩切 宏友 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (80325480)
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| Keywords | 核融合炉材料 / 中性子照射損傷 / プラズマ照射損傷 / プラズマ対向材料 / タングステン |
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| Research Abstract |
D-T反応で発生したヘリウムの一部は第一壁やダイバータに到達する。これらの粒子は表面での照射効果のみならず、材料内部にまで拡散し、中性子による照射損傷と強い相互作用を起こすことが考えられる。本研究ではまずヘリウム照射下の損傷現象を明らかにすると共に、この相乗現象を低エネルギーのヘリウムイオンと高エネルギーの重イオンを同時に照射することによって模擬し、また、反応速度論を用いた数値解析を行うことにより核融合炉プラズマ対向材料で起こるプラズマ・中性子複合照射効果の要素過程を明らかにすることを目的とした。得られた主な成果を下記にまとめた。
1.ヘリウム照射実験からタングステンやFe-Cr合金についての高温での注入ヘリウムの離合・核酸過程の理解が深まった。1000℃を超える高温までの低エネルギーヘリウム照射実験を行い、内部組織の形成には、ヘリウムと原子空孔の結合エネルギーやヘリウムバブルの移動・合体が重要な役割をはたしていることが明らかとなった。これらの要素の大小によってヘリウムバブルの密度やサイズが決定される。ヘリウムバブルの形成は表面の機械的強度や変形挙動にも本質的な役割を果たしていることを明らかにした。
2.ヘリウム/中性子同時照射での欠陥の蓄積過程を、拡散を考慮した反応速度論により計算した。表面から注入されたヘリウムの一部は内部に向けて拡散し、それが中性子照射によって発生した原子空孔に捕捉・解離するプロセスが、空孔、格子間原子、ヘリウム、欠陥集合体などの格子欠陥の蓄積を支配することが明らかとなった。入射ヘリウムのエネルギー依存性についても研究が進んだ。プラズマ対向材料の核融合炉環境下でのプラズマ粒子/中性子の同時照射を模擬した計算では、原子空孔とヘリウムの高次集合体の密度が高いレベルに達し、ボイドスエリングや転位組織の形成に重大な影響を与えることが明らかとなった。
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