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2014 Fiscal Year Annual Research Report

ベリリウム共存下におけるプラズマ・壁相互作用

Research Project

Project/Area Number 25709086
Research InstitutionShimane University

Principal Investigator

宮本 光貴  島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (80379693)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywordsプラズマ表面相互作用 / ベリリウム / 微細組織 / 電子顕微鏡 / 水素保持特性 / 照射損傷
Outline of Annual Research Achievements

現在建設が進む国際熱核融合実験炉(ITER)では,プラズマ対向材料としてベリリウムの使用が予定されているが,ベリリウムに関するプラズマ-材料相互作用(PSI)に関しては,その取り扱い上の問題から実験的研究が遅れている.そこで,本研究ではベリリウム共存下でのPSI 研究に焦点を絞り,制御された系における複合イオン照射実験を行い,水素リサイクリング挙動と原子レベルでの損傷組織形成過程を詳細に調べる事を目的としている.
研究期間2年目にあたる当該年度(H26)は,ベリリウム含有試料と実験者を完全に切り離した状態で試料加工作業を可能にするために,特注の大型グローブボックスを導入し,試料薄膜化加工をグローブボックス内で取り扱える環境を整備した.本システムの整備に時間を要したため,年度内にベリリウム試料の加工には至らなかったが,ベリリウムを含有しない試料を用いた予備実験から,一連の作業を十分安全に行えることを確認している.今後,ベリリウム取扱い中の環境濃度測定を第3者機関に依頼し,十分な安全が確認された上で,本格的な運用を開始する予定である.
一方,研究期間3年目に予定していた材料照射実験をカリフォルニア大学サンディエゴ校の直線型高密度プラズマ発生装置により行い,Be+He+D高密度混合プラズマ曝露したタングステン試料の損傷組織や水素保持特性を調べた.この結果,材料の表面特性に著しい影響を及ぼすヘリウムの効果が,僅かなベリリウムの混合により大幅に抑制される事が明らかになった.これまでヘリウムの影響に関しては数多く指摘されてきたが,本結果は,ベリリウムが試料表面特性により支配的な影響をもつ可能性を示しており,特筆すべき事項といえる.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定していたグローブボックス内でのベリリウム含有試料の薄膜化加工には至らなかった.これは機器の設計・整備において,安全上の問題が無いかを網羅的にチェックし,さらに作業工程の最適化に多くの時間を要したためである.既に,一連の作業を十分安全に行えることを確認しており,27年度の早い段階で本格的な運用が開始出来る予定である.一方で,高密度プラズマによる材料照射実験については計画を前倒しして開始し,ベリリウムの混合が材料表面特性に与える影響についていくつかの知見が得られており,一定の成果が上がっている.全体としては,概ね順調に研究が進展していると考えられる.

Strategy for Future Research Activity

これまでに導入した試料薄膜化装置,および大型グローブボックス等により,いよいよベリリウム含有試料を安全に取り扱える設備が整った.今後は,これらの設備を用いて,実機環境で予想される重水素/ヘリウム複合イオン照射実験したベリリウム試料の水素保持特性と微細組織の相関について詳細に調べる予定である.さらにUCSD のPISCES 装置を用いた高密度プラズマ材料照射実験を拡張した実験条件で引き続き行うと共に,EUの大型プラズマ閉じ込め装置JETのタイルの分析にも着手する予定である.これらの結果からITERにおけるPSI現象の高精度の予測を行う.
また,研究成果の発信においては,国内外における学会,研究会において積極的に成果報告を行うとともに,広く認められた学術雑誌に複数の論文を寄稿する事を予定している.

Causes of Carryover

可能な範囲で安価な物品の選定などの自助努力を行ったため,次年度使用額が生じた.

Expenditure Plan for Carryover Budget

繰越額を加えた次年度使用可能額も十分とは言えないので,これまで通り,可能な範囲で安価な物品の選定や割安の運賃による旅費の削減に努め,研究に必要な物品購入や旅費等に使用予定である.

  • Research Products

    (8 results)

All 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Crystal orientation dependence of surface modification in molybdenum mirror irradiated with helium ions2014

    • Author(s)
      M. Miyamoto, H. Takaoka, K. Ono, S. Morito, N. Yoshida, H. Watanabe, A. Sagara
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials

      Volume: 452 Pages: 297-300

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2014.06.030

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Release of deuterium from irradiation damage in Fe9Cr2W ferritic alloy irradiated with deuterium ions2014

    • Author(s)
      K. Ono, M. Miyamoto, F. Kudo
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials

      Volume: 452 Pages: 46-50

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2014.04.043

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Systematic investigation of the formation behavior of helium bubbles in tungsten2014

    • Author(s)
      M. Miyamoto, S. Mikami, H. Nagashima, N. Iijima, D. Nishijima, R.P. Doerner, N. Yoshida, H. Watanabe, Y. Ueda, A. Sagara
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2014.10.098

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] タングステン中のヘリウムバブル形成挙動の系統的観察2014

    • Author(s)
      三上聡, 飯島信行, 原田遼太, 宮本光貴, 西島大輔, R.P. Doerner, 吉田直亮, 渡辺英雄
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第31回年会
    • Place of Presentation
      (新潟)朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2014-11-18 – 2014-11-21
  • [Presentation] 先進中性子増倍材料としてのベリライド微小球の重水素水素保持挙動2014

    • Author(s)
      藤井悠太, 竹下隼人,宮本光貴, 中道勝, 岩切宏友
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第31回年会
    • Place of Presentation
      (新潟)朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2014-11-18 – 2014-11-21
  • [Presentation] In-situ TEM observation of the microstructural damage in tungsten under He ion irradiation2014

    • Author(s)
      M. Miyamoto
    • Organizer
      12th Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering
    • Place of Presentation
      (静岡)あざれあ
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] Systematic investigation of the formation behavior of helium bubbles in tungsten2014

    • Author(s)
      M. Miyamoto, S. Mikami, H. Nagashima, D. Nishijima, R.P. Doerner, N. Yoshida, H. Watanabe, Y. Ueda, A. Sagara
    • Organizer
      21st International Conference on Plasma Surface Interactions
    • Place of Presentation
      (金沢)石川県立音楽堂
    • Year and Date
      2014-05-26 – 2014-05-30
  • [Presentation] Effect of temperature on microstructures and retention properties in tungsten exposed to D + He + Be mixture plasmas in PISCES2014

    • Author(s)
      N. IIjima, M. Miyamoto, D. Nishijima, M.J. Baldwin, R.P. Doerner, Y. Ueda, A. Sagara, T. Höschene
    • Organizer
      21st International Conference on Plasma Surface Interactions
    • Place of Presentation
      (金沢)石川県立音楽堂
    • Year and Date
      2014-05-26 – 2014-05-30

URL: 

Published: 2016-06-01  

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