2004 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリウム照射による対向材料の特性劣化機構解明とその計測法の開発
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16082206
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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, 応用科学研究所, 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)
坂本 瑞樹 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (30235189)
相良 明男 九州大学, 核融合科学研究所, 教授 (20187058)
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| Keywords | アルファー粒子計測法 / ヘリウム照射損傷 / プラズマ・壁相互作用 / プラズマ対向材料 / ヘリウム・欠陥相互作用 / タングステン |
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| Research Abstract |
核燃料プラズマ放電で発生するアルファー粒子(ヘリウム粒子)の材料照射効果はプラズマ・壁相互作用に関する重要な研究課題である。一方、核燃焼実験が始まるITERの運動の観点からは、単にヘリウム粒子と材料の相互作用の解明に止まらず、この知見にもとづいたプラズマ・壁相互作用を監視する計測システムの開発や計測用第一ミラーの反射率劣化の抑制などが緊急課題となっている。初年度となる本年度では下記のような研究の進展が見られた。
1.高温プラズマ閉じ込め装置を用いた実機における現象の抽出と課題の整理
LHDにおけるダイバータヘリウムプラズマ照射では短時間の曝露にもかかわらずプローブヘッド表面にダイバータレグに沿っての溶融痕が確認された。また、溶融痕周辺の熱負荷の比較的低い場所では溶融には至らないものの激しい照射損傷が観察された。W試料の内部には、僅か1秒間の放電にもかかわらずHeバルブ(1-20nm)や転位ループが高密度に発生し、同時に表面には直径100-200nm程度のブリスターの剥離も確認された。バブルの歪な形状は、試料表面がパルス的に1000℃を超える高温まで加熱・急冷されたことを物語っており、このような極めて動的・非定常的な環境がHeバルブやブリスターの形成を促進したものと理解される。
2.イオン照射実験および計算機シュミレーションによるヘリウムイオン照射下における損傷形成の要素過程解明
本年度購入した「収束イオンビーム加工観察装置」などを用いた実験から、融点の半分程度の高温でヘリウム照射すると、ヘリウムバブルが活発に移動合体し、また、格子間原子が表面に逃げることによって、照射面には特異な繊毛組織が発達し、それによって可視領域の光反射率が極端に低下することが明らかとなった。
また、転位とヘリウムの相互作用に関するシュミレーション研究が発展した。
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