2018 Fiscal Year Annual Research Report
Hydrogen retention in radiation-damaged tungsten and development of retention reduction method
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26289352
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
坂本 瑞樹 筑波大学, 数理物質系, 教授 (30235189)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 英雄 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (90212323)
時谷 政行 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30455208)
芦川 直子 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (00353441)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プラズマ・核融合 / 水素吸蔵 / 照射損傷 / タングステン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
照射損傷タングステンの水素吸蔵量低減法開発のためにタングステン(W)基板上にクロム(Cr)層とW層を蒸着した試料(W-Cr-W試料)の重水素吸蔵特性等の評価を行った。FIB加工による断面観察から、この試料のCr層とW層の厚さがそれぞれ60nmと570nmであることを評価した。試料に照射した重水素プラズマのフラックスは約4 E21 D/s/m2であり、同じ試料に対して照射時間を変えて、2.0 E25 D/m2のフルエンスまで複数回の照射が行われた。1回目の重水素プラズマ照射（2.0 E25 D/m2）後の試料を昇温脱離装置に入れ自然放出される重水素放出量を評価したところ、蒸着を行っていない通常のタングステン試料（非蒸着試料）よりも１桁程度重水素自然放出量が大きいことが分かった。その後試料を加熱して測定した昇温脱離スペクトルは非蒸着試料よりも低温側に放出ピークがあり、重水素吸蔵量はW-Cr-W試料の方が非蒸着試料よりも約2倍大きいことが分かった。これらの結果は、W-Cr-W試料表面に弱い結合の水素捕捉サイトが多くあることを示唆している。複数回のプラズマ照射後のSEMによる表面観察では多くのブリスタリングが観測されており、クロム層による水素拡散の低減によりCr層とW層の界面に重水素が滞留したことが示された。今後、ブリスタリング抑制手法の開発が課題となる。
W表面に吸蔵された水素同位体の除去法開発の一環として、Wへの重水素プラズマ照射（2.0 E25 D/m2）後に約6 E24 D/m2の水素プラズマを照射する同位体交換実験を行った。昇温脱離測定に用いる四重極質量分析計のHDの感度がD2と同じと仮定すると、水素プラズマ照射によりW試料中の重水素の約23%が水素プラズマ照射によって除去されたことが分かった。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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