2017 Fiscal Year Research-status Report
照射欠陥材料の水素同位体吸蔵・放出特性に関するプラズマ照射エネルギー依存性研究
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15K18309
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
矢嶋 美幸 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70749085)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 核融合 / 照射損傷 / 水素同位体 / プラズマ壁相互作用 / 拡散 / タングステン / 重水素プラズマ / 昇温脱離ガス分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉の実現において、核融合燃料でありかつ放射性物質であるトリチウムの炉内保持量の正確な把握と制御は、経済性および安全性の観点から必要不可欠である。核融合装置のプラズマ対向壁材料としては、水素同位体との化学反応が無く、高い融点を持つタングステンの使用が検討されており、タングステンと水素同位体の相互作用は非常に重要な研究課題として位置づけられている。通常の環境ではトリチウム保持量が少ないタングステンであるが、核融合反応により生成された中性子や高エネルギーイオンに曝されると、材料内部に照射欠陥が形成され、この欠陥に多量のトリチウムが捕獲・保持されてしまう可能性がある。そこで本研究では、既存の中性子照射タングステン試料に対して、管理区域内で稼働できる昇温脱離ガス分析装置付き小型プラズマ曝露装置（CDPS、東北大学所有）を用いることで、水素同位体の吸蔵・放出特性に対する中性子照射効果について明らかにすることを目的とする。
H28年度にはプラズマ曝露温度290 ℃での実効的な拡散係数を明らかにした。そこでH29年度は更に核融合環境下に近い高温でのプラズマ曝露温度の違いによる吸蔵効果依存性について理解するため、未照射試料を用いて、CDPSにおけるプラズマ曝露の最適条件を明らかにした後、実際に中性子照射材料を用いた実験を実施した。そして陽電子消滅法を用いてタングステン中の照射欠陥における重水素捕捉効果について明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまで中性子照射試料への重水素プラズマ曝露実験を行うことで実効的な拡散係数を導出し、得られた成果を国際会議にて発表した。予定よりも早く実験が進展したことから、更に核融合条件に近い高温でのプラズマ曝露実験を進めており、初期的な結果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は昇温脱離ガス分析法を用いて拡散係数を実験的に導出するとともに、プラズマ曝露温度の違いによる吸蔵効果依存性について明らかにする。そして得られた成果を国際会議にて発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
H29年度は、予定していた実験計画よりも実験が早く進展した。そこで補助事業の目的をより緻密に達成するため、更に核融合条件に近い高温でのプラズマ照射実験を目指し実験準備を進めてきた。実験に必要なための手続きおよび工事の関係を進めた結果、予定していた出張回数よりも少ない回数での出張となった。次年度は高温でのプラズマ照射実験を行い、得られた成果を国際会議および論文としてまとめ、発表していく予定である。
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[Journal Article] Development of a Compact Divertor Plasma Simulator for Plasma-Wall Interaction Studies on Neutron-Irradiated Materials, Fusion Research. Fusion Engineering and Design2017
Author(s)
Noriyasu OHNO, Tatsuya KUWABARA, Makoto TAKAGI, Ryo NISHIMURA, Miyuki YAJIMA, Akio SAGARA, Takeshi TOYAMA, Katuya SUZUKI, Hiroaki KURISHITA, Tatsuo SHIKAMA, Yuji HATANO, Naoaki YOSHIDA
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Journal Title
Plasma and Fusion Research
Volume: 12
Pages: 1405040-6
DOI
Peer Reviewed
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