2019 Fiscal Year Research-status Report
核融合炉壁材料中の水素同位体深さ分布のプラズマ照射エネルギー依存性
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19K14692
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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) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | タングステン / ヘリウムバブル / 核融合 / 水素同位体 / 弾性反跳粒子検出法 / ERDA / イオンビーム加速器 / プラズマ・壁相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉候補材料であるタングステンにヘリウムが照射されると、タングステン表面近傍にヘリウムの集合体（以下、ヘリウムバブルと表記する）が形成されることがわかっている。ヘリウムバブルが形成により水素同位体の拡散を阻害、あるいは、ヘリウムバブルの連結により水素同位体の脱離を促進することが示されてきた。しかし試料中の水素同位体分布については、まだ十分に明らかになってはいない。特に核融合デモ炉の設計・運用に寄与する、入射イオンエネルギー依存性に関する基礎データは未だ得られていない。そこで本研究では核融合科学研究所が所有するイオンビーム加速器を用いて、ヘリウムバブルが形成した試料の水素同位体保持量の深さ分布について明らかにすることを目指す。
本年度はまず、イオンビーム解析装置の装置性能を確認するため、同装置を用いて、弾性反跳粒子検出法（ERDA）による軽水素（H）の深さ分布計測を行った。得られた反跳 H のエネルギー分布をシミュレーションソフト SIMNRA（https://home.mpcdf.mpg.de/~mam/）を用いて解析した。その結果、本イオンビーム解析装置を用いることで試料中 H の深さ分布を得られることが確認できた。来年度は実際にヘリウムバブル形成タングステン試料を用いた分析を進め、水素同位体拡散のヘリウムプラズマ入射イオンエネルギー依存性について明らかにしていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は当初の計画通りに、イオンビーム解析装置を用いることで、材料中に保持された水素同位体の深さ分布を取得することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は下記の5つの実験を実施する予定である。１）ヘリウムバブル形成タングステン試料の作成、２）ヘリウムバブル形成タングステン試料の断面観察、３）重水素プラズマ照射、４）弾性反跳粒子検出法（ERDA）による水素同位体の深さ分布計測、５）核反応解析法(NRA)による重水素計測環境整備。
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| Causes of Carryover |
今年度は水素同位体深さ計測の際に弾性反跳粒子検出法（ERDA）を使用したため、３Heガスボンベは使用しなかった。本年度以降、改めて核反応法 (NRA）計測用の３Heガスボンベを購入する予定である。
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