2009 Fiscal Year Annual Research Report
新しい高粒子束プラズマ源を用いたタングステン壁ヘリウム損傷過程の解明とその制御
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20360414
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高村 秀一 Aichi Institute of Technology, 工学部, 教授 (40023254)
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| Keywords | プラズマ・核融合 / プラズマ生成 / プラズマー壁相互作 / 高粒子束 / 高熱流束 / タングステン / ヘリウム損傷 / ナノ構造 |
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| Research Abstract |
(1)高粒子束・高熱流束を有するコンパクトなプラズマ源の開発:
プラズマー壁相互作用基礎研究のためには高粒子束で高熱流束を有するプラズマの生成が重要である.本研究では大電力を必要とする磁場コイルを用いずに6極のネオジウム永久磁石による多カスプ磁場径方向閉じ込めを実現し,磁場の零点に設置されたLaB_6陰極(円筒スパイラル)を用いることでプラズマ生成を行った.所望のヘリウム動作ガスの下放電電流25Aにて1.5×10^<18>m^<-3>,高温電子40～50eV(約10%),低温電子4eV(約90%)のプラズマを得た.これによりヘリウム損傷実験を可能にした.
(2)ヘリウム損傷に対する温度履歴効果:
タングステン表面温度1450～1550Kでヘリウムプラズマ照射を行うと表面が完全に黒色化し,ナノ構造が形成される.この際タングステン板からの放射量の増大による温度低下を明らかにした.一方表面温度1650K以上から出発すると気泡/孔構造が形成され,1550K～1650Kにナノ構造と気泡/孔構造形成の構造分岐温度が存在することを確認した.一旦,ナノ構造を形成した後,昇温して気泡/孔構造形成温度領域に5分程度保持することにより繊維状ナノ構造のスウェリングしたタングステン繊維が著しく縮退し太く短くなる温度履歴効果を明らかにした.この結果は2010年5月に開催予定のPSI国際会議で発表の予定.
(3)大気圧マイクロ波ヘリウム・プラズマジェットとタングステンの相互作用:
気密容器にほぼヘリウム100%満たした状況でプラズマ・ジェットを生成することに成功し,タングステン板との相互作用実験を行い初期的結果を得た。
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