表面損傷を与えた低放射化フェライト鋼の水素同位体リテンション

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20760575
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山内 有二 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 准教授 (80312388)
• Keywords: 核融合炉 / プラズマ対向材料 / 水素同位体挙動 / 低放射化材料 / フェライト鋼 / 表面損傷

Research Abstract

低放射化フェライト鋼は中性子照射耐性等に優れているため、核融合炉内プラズマ対向壁の候補材料となっている。プラズマ対向壁は燃料である水素同位体だけではなく、核融合反応の結果生成される中性子やヘリウムの粒子負荷を受けるため、表面に損傷が生じる。また、その後の熱負荷などにより、表面に損傷を受けた層の微細構造が変化する。この表面損傷導入により、従来から調べられてきている低放射化フェライト鋼の水素同位体リテンション特性やその脱離挙動が大きく変化する可能性がある。
本研究では低放射化フェライト鋼F82Hに対し、希ガスイオンを照射することにより表面損傷を与え、燃料である水素同位体のリテンション特性や脱離挙動がどのように変化するのか系統的な評価を行う。加えて、イオン照射後に加熱処理等を施すことにより、表面損傷層の微細構造を変化させ、その結果リテンション特性・脱離挙動がどのように変化するかについても評価を行う。
今年度は、5keVのヘリウムイオンを照射し表面損傷層を導入したF82Hの重水素リテンション特性を昇温脱離分析法により調べた。
F82Hに注入された重水素は昇温分析中、水素や水の形で脱離した。ヘリウムイオン前照射を行った場合、水素脱離ピークは高温側にシフトしたが、水脱離ピーク温度はほとんど変化しなかった。それら気体の脱離量は、ヘリウムイオン前照射により増加し、前照射即ち表面損傷導入による重水素リテンション量増大が確認された。しかし、7dpa程度の表面損傷量導入で、リテンション量増大が飽和傾向を示した。以上のことから、表面損傷層の導入により、重水素のリテンション特性や脱離挙動が大きく変化することがわかった。