2016 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリウムプラズマ照射によるタングステンの物性変化と高密度プラズマとの相互作用
| Project/Area Number |
15H04229
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
梶田 信 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (00455297)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 哲靖 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60203890)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | ヘリウムプラズマ / 核融合 / ナノ構造 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
プラズマガン装置NAGDIS-PGにおいて，パルス熱負荷の蓄積において，ナノ構造の形成の有無による違いを実験的に調べた。250 μsのパルスプラズマに応答するためにフォトディテクタを用いた高速応答の測定装置によって試料の温度を測定し，プラズマ照射時の試料の背面温度を計測することで流入熱流の評価を行い、表面変化との関係性を調査した。ナノ構造形成によってパルスプラズマ流入時の実効的な流入熱流の増加を観測した結果，流入熱流の増加分の約70％はナノ構造形成による表面のエネルギー反射係数の低下によるものであることが明らかになった。
さらに，ナノ構造体の熱伝導特性を計測するために，ガラス基板上におよそ1 μmのWの薄膜を形成した試料を，直線型装置NAGDIS-IIにおいてヘリウムプラズマに晒し，ナノ構造W試料を作成した。ナノ構造の形成された表面からパルスレーザーを用いて加熱を行い，裏面からもう一台のパルスレーザーを用いてその反射率の変化から温度変化を計測し（FRモード），その時間発展から熱伝導率を評価した。その結果，熱伝導率1.5 (-0.6, +0.7) W/mK，熱拡散率9.2 (-3.5, +4.2) x 10e-6 m^2/sという値を得た。今回得られた値は，繊維状ナノ構造タングステン層の実際の平均熱伝導率に相当すると考えられ，ヘリウムプラズマ照射により，ナノ構造化が起こると熱伝導率が1%以下になることが明らかになった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
おおむね計画通り進んでいる。ナノ構造の物性計測，さらにはプラズマ計測共に，予定通り進捗している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
熱伝導率の計測をさらに進め，ヘリウムフルエンスの違いによる熱伝導率減少割合を明らかにする。加えて，NAGDIS-PGにおいて，分光計測を行うことにより，プラズマ塊の温度計測等を実施していく。さらに，アーキングの点弧過程，材料損耗計測を着実に進めてゆく。
|
