2017 Fiscal Year Annual Research Report
ZnO crystal as a potential damage-recoverable window material for fusion reactors
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15K18304
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山ノ井 航平 大阪大学, レーザー科学研究所, 助教 (30722813)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光学材料 / 放射線損傷 / 核融合 / ZnO |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ITERを始めとする高い放射線環境下での透明窓材料の開発評価を目的に、ZnO結晶及びサファイアに主眼を置き、イオンビームの損傷、ガンマ線の損傷を明らかにしてきた。透明材料としては屈折率の変化も重要な指標となる。特に放射線損傷によりカラーセンターが発生した際、カラーセンターの発生した周辺波長において、屈折率が大きく変化する可能性が考えられる。広い波長域での透過率測定は特別な設備、精度が求められるが、本研究ではより簡易に測定できる手法を開発した。その手法を用いて、一般的な光学ガラスとZnO結晶の屈折率の変化を測定したところ、光学ガラスでは変化が見られたが、ZnO結晶では大きな変化が見られず、透明窓材料としての有用性を示した。
さらにZnO結晶へジャイロトロンを用いた100GHz帯の透過率の計測を行い、高い透明性を持ち、ITER等のジャイロトロン用の窓材料を示した。一方で、不純物を加えたZnO結晶ではジャイロトロンを照射すると、波長600~700nmのブロードな黄色く光を発する性質を持つことがわかり、100GHz帯のジャイロトロンの可視化ツールとしての利用方法を見出した。この可視光の発光はZnO結晶の酸素欠陥に由来するものであると考えられる。しかし、低い光子エネルギーの100GHz帯から高い光子エネルギーの可視光へ変換する固体材料の報告は少なく、可視化ツールとして実現すれば、ジャイロトロンの発展、利用へ貢献できると考えれられる。
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