2020 Fiscal Year Research-status Report
In-situ high accuracy measurement of hydrogen and helium behavior in plasma facing materials
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20K03904
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
宮本 光貴 島根大学, 学術研究院理工学系, 准教授 (80379693)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
治田 充貴 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00711574)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 核融合プラズマ対向材料 / 水素 / ヘリウム / 高機能電子顕微鏡 / STEM-EELS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ITERのプラズマ対向材料に使用が予定されているタングステンとベリリウムを主要な研究対象とする．高分解能質量分析計を導入したイオン照射装置直結型の透過型電子顕微鏡（島根大学）を用いて，照射や昇温中の微細組織変化と脱離ガスを同時に測定して，①微細組織変化と水素・ヘリウムの放出挙動の相関を明らかにし，さらにモノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡（京都大学化学研究所）を用いて，②材料中の水素やヘリウムの存在状態（密度，捕捉位置，およびそれらの温度依存性）を評価する事を目指している．
初年度(2020年度)は，透過型電子顕微鏡に高分解能質量分析計の導入を予定していたが，コロナ禍による質量分析計の納入遅延等により，必要な機器，部品の調達に留まり，装置構築は今年度(2021年度)の初旬に行う予定である．
初年度の主な実績としては，既存のイオン照射装置直結型の透過型電子顕微鏡を用い，重水素あるいはヘリウムの単独イオン照射中や照射後昇温中の微細組織観察を行い，固体材料中に導入される照射誘起欠陥の形成，成長および消失過程に関する詳細な情報を得た．さらに，京都大学化学研究所のモノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡を用いて，試料の原子配列構造を直接観察すると同時に，試料内に存在する水素同位体やヘリウムに起因した電子構造変化の局所状態分析を行った．電子エネルギー損失分光法(EELS)を複合した手法により，得られるスペクトルのマッピング解析から，試料中の水素同位体・ヘリウムについて高い空間分解能で密度を算出することに成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上述のようにイオン照射装置直結型の透過型電子顕微鏡（島根大学）への高分解能質量分析計の導入を予定していたが，コロナ禍による海外製の測定機器（高分解能質量分析計）の納期遅延等により，初年度(2020年度)は必要な機器，部品の調達に留まった．
一方で，既存の装置を用いた材料分析については，当初の予定通り，順調にデータを蓄積することができた．本年度初旬にも，装置の構築は完了する予定であり，進捗状況としてはやや遅れている程度と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度(2020年度)に調達した必要な機器，部品を用い，本年度(2021年度)の初旬に，イオン照射装置直結型の透過型電子顕微鏡への高分解能質量分析計の導入を行う．構築した装置を用いることで，イオン照射下で固体材料中に導入される照射誘起欠陥の形成，成長および消失など微細組織変化とガス放出挙動を実時間で同時に測定し，これらを関連付けて評価する予定である．
また，京都大学化学研究所のモノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡を用いた実験においては，実験条件を拡張し，さらなるデータの蓄積を行う．
また，研究評価や議論のための小規模な研究会を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響で，予定していた出張等がキャンセルになった他，別途，オンライン会議の為の機器等の購入があり，結果として，上記の金額が次年度使用額として生じた．
大幅な金額の調整は必要なく，本年度は，当初予定している使用計画から大きな変更はない．
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