Plasma driven permeation for plasma facing materials and its hydrogen isotope effect

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01885
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: OYA YASUHISA 静岡大学, 理学部, 准教授 (80334291)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 芦川 直子 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00353441) ; 染谷 洋二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所研究所 核融合炉システム研究開発部, 主幹研究員 (20589345) ; 波多野 雄治 富山大学, 学術研究部理学系, 教授 (80218487)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: プラズマ駆動透過 / 同位体効果 / 水素同位体移行 / プラズマ対向壁

Outline of Final Research Achievements

Hydrogen isotope plasma driven permeation was evaluated under the consideration of hydrogen isotope. It was found that large hydrogen isotope effect was observed at lower temperature less than 800 K, where the permeation flux of H:D was 2:1. At higher temperature above 900 K, the permeation flux was almost unity. But, the permeation flux of H:D for neutron damaged tungsten was limited to be 3:2. This fact indicates that the irradiation defects may influence on hydrogen isotope permeation behavior. For He mixed plasma exposure to undamaged tungsten, no large hydrogen isotope effect was observed at all the temperature region.

Free Research Field

核融合炉工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

核融合炉プラズマ対向壁での水素同位体透過に及ぼす水素同位体効果について明らかにしてきた。低温では水素透過に大きな同位体効果があることが明らかになり、実際の核融合炉でDTプラズマ燃焼の際には壁温度や照射損傷により水素同位体ごとの透過フラックスが変化することから、核融合炉燃料透過制御シミュレーションに必要な知見を得ることができた。