実機条件下でのグラファイトならびに各種セラミックスの耐プラズマ安定性の評価

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61050003
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山科 俊郎 北海道大学, 工学部, 教授 (40001193)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 雨宮 進 名古屋大学, 工学部, 助手 (20023856) ; 山脇 道夫 東京大学, 工学部, 助教授 (30011076) ; 渡辺 国昭 富山大学, トリチウム科学センター, 教授 (50001326) ; 田辺 哲朗 大阪大学, 工学部, 助手 (00029331) ; 日野 友明 北海道大学, 工学部, 助教授 (30109491)
• Keywords: 核融合 / 低原子番号材料 / 第一壁 / 真空工学 / 耐プラズマ安定性 / 等方性黒鉛 / 内部表面積 / 脱離ガス

Research Abstract

当研究代表者らは、数年間にわたり核融合炉第一壁として低原子番号材料の表面特性およびプラズマと第一壁との相互作用について検討してきた。昭和61年度からは、これらの成果にもとづき次期大型核融合装置の条件下で用いられる第一壁材料の特性評価を行うとゝもに、適切な材料の選択のためのデータを蓄積することを目的として研究を実施した。
まず、現在最も高い耐プラズマ安定性を示している黒鉛材料を重点的に評価するため、国内の黒鉛メーカーでつくられている黒鉛材料18種類を選択した。これらのほとんどは等方性黒鉛であるが、比較検討のため異方性黒鉛も含めた。これらの材料は、(1)真空工学的特性にすぐれているものと(2)熱機械的特性がすぐれているものとに分類して集められた。集めた黒鉛材料を、共通の試験材料として11の分担研究者グループに配布して組織的かつ系統的研究を開始した。研究内容は、真空工学的特性評価と実機プラズマ条件下での耐プラズマ安定性に関する評価とに大別できる。真空工学的特性としては、プラズマのリサイクリング過程で重要となる表面粗さ(内部表面積)と、プラズマの軽元素不純物源となる吸着ガス量を測定した。この結果から、当初密度が高いほど真空工学的特性が良いと考えられたが、むしろ逆の傾向となっている事が分った。核融合炉からトリチウムのもれが問題とされているが、その基本となる水素透過率についても種々の圧力条件下で調べた。黒鉛材料からスパシタリングにより放出される炭素量はプラズマの点火条件を左右するが、イオンおよび原子線によるスパシタリング率の測定もすでに行い、今後改質するべき点を明らかにした。また電子線を用いた照射実験も行って、高温下における損傷について調べた。

Research Products

• [Publications] K.Nakayama;T.Yamashina: J.Nucl.Mater.(1987)
• [Publications] S.Fukuda;T.Yamashina: J.Nucl.Mater.(1987)
• [Publications] T.Yamashina: J.Nucl.Instr.& Method. (1987)
• [Publications] H.Minagawa;T.Yamashina: J.Vac.Sci.& Technol.(1987)
• [Publications] S.Inoue;T.Yamashina: J.Vac.Sci.& Technol.(1987)
• [Publications] O.Machida;T.Yamashina: J.Vac.Sci.& Technol.(1987)