| 研究課題/領域番号 |
09358010
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
核融合学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
山脇 道夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30011076)
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| 研究分担者 |
小原 祥裕 日本原子力研究所, 材料研究部, 主任研究員
小野 双葉 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00011198)
山口 憲司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50210357)
中村 和幸 日本原子力研究所, 核融合工学部, 副主任研究員
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
21,700千円 (直接経費: 21,700千円)
1999年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
1998年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
1997年度: 10,000千円 (直接経費: 10,000千円)
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| キーワード | プラズマ排気 / 排ガス精製 / ニオブ / 超透過 / 原子状ビーム / プラズマ駆動透過 / プラズマ-材料相互作用 / 核融合粒子制御 / プラズマー材料相互作用 / 核融合炉燃料サイクル |
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| 研究概要 |
本研究では、イオン、原子状ビーム、あるいはプラズマによる照射系、ならびに超透過膜を用いた透過プローブを構成単位とする模擬実験システムを製作し、プラズマ排ガスを模擬する水素同位体ビームをプローブの上流側より注入し、水素同位体の透過率の評価を行う。さらに、高粒子負荷下、あるいは複数の照射粒子存在下での挙動に関する実験を行い、核融合炉で想定される環境下での超透過膜の適用性を評価することを目的とした。
まず本研究では、原子ビーム照射装置を製作し真空容器に組み込んだ。試料表面での原子フラックスは10^<17>Hm^<-2>s^<-1>程度と評価された。さらに、試料表面のスパッター洗浄のためのイオン銃、ならびに、差動排気系の整備を行った。本装置を用いて、原子状重水素ビームによる金属膜透過速度に関する測定をニオブ(Nb)の薄膜に対して行った。重水素透過速度の測定の前後にはオージェ電子分光法による「その場」表面分析を随時行った。表面分析の結果、Nb表面はイオウが高濃度で偏析しており、数10時間以上にも及ぶ重水素ビーム照射に対しても、ほとんど組成が変化することはなかった。また、このような表面状態で、試料温度に対する重水素透過速度の依存性を調べたところ、600〜900Kの範囲でほぼ一定となることを確認した。このような挙動は、水素の透過が両側表面での再結合によって律速されることを示唆しており、「超透過」現象の特徴の一つが確認された。すなわち、本研究により、表面組成の制御を通じて「超透過」の制御が可能となる見通しが得られたと言える。
さらに、ロシアよリプラズマ透過試験装置を購入し、これに膜からの透過速度を測定するための体系を付け加えた。金属膜は円筒形のNb製で、プラズマ放電により装置内に装荷した炭素ターゲットから炭素が金属膜表面に付着し、これにより原子駆動による水素透過が抑制されることを確認した。
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