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定常高温プラズマ生成のための周辺中性粒子制御法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 11308016
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

中村 幸男  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (40136560)

研究分担者 森崎 友宏  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (60280591)
増崎 貴  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (80280593)
鈴木 肇  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (20260044)
大薮 修義 (大藪 修義)  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60203949)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
15,450千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 1,950千円)
2001年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2000年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
キーワードダイバータ排気 / 中性粒子制御 / メンブレンポンプ / 水素の選択的透過 / 水素吸蔵と保持 / 不純物堆積効果 / メンブレンパネル
研究概要

定常高温プラズマ生成のための周辺中性粒子制御法として注目されている新しい排気法であるメンブレンポンプの核融合装置への適用に関する研究を進めるために、平成11年度は大型の真空テストチャンバーを整備し、各種のメンブレン実験が可能になった。以前の装置との組み合わせで、メンブレン表面への不純物堆積がメンブレン水素透過特性にどのように影響するかを調査し、金属及び炭素不純物が堆積すると透過特性が劣化することが分かった。また、高温加熱により不純物は金属内部へ溶解し、メンブレン特性は回復できることも分かった。平成12年度になって常温付近でのメンブレン特性を調査するべくECRプラズマ源を整備して平板メンブレンで透過特性を調べたところ、温度の低下と共に水素の透過速度が大幅に小さくなることが分かった。常温付近でメンブレンを使用するにはこの透過速度を大きくするためにメンブレン表面の不純物による水素透過に対するポテンシャルを粒子入射側と放出側で大きな非対称を作ることが必要であることが分かった。平成13年度には核融合実験装置へのメンブレンポンプの適用としてニオブパネルを検討し、実機パネルを用いた性能試験と基礎実験を実施した。常温のニオブパネルはアトマイザーで生成された水素原子を吸蔵し、再放出することなく大量の水素(120Pam^3)を吸蔵できることを実証した。また、水素吸蔵能力としては7x10^<19>cm^<-2>s^<-1>まで十分に可能であることが示された。さらに、ニオブパネルの表面での水素の再結合係数を実験的に求め、パネルポンプとしての性能評価が精度よく行えることを示すことが出来た。これは今後のパネルポンプの核融合装置への適用における設計製作に大いに役立つものである。最終年度にはこのニオブパネルを実際にLHDに設置し、プラズマ実験時に吸蔵される水素量を評価することが出来た。プラズマパラメーター等との関係については今後の解析を待たなければならないが、ニオブパネルの実機への適用性を実証できたことは大きな成果であると言える。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (40件)

  • [文献書誌] N.Ohyabu et al.: "LHD divertor experimental program"Journal of Nuclear Materials. 266-269. 1267-1272 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Livshits, N.Ohyabu, M.Bacal, Y.Nakamura et al.: "Fuel recycling and edge plasma control with membrane techniques : plasma-membrane simulation experiments"Journal of Nuclear Materials. 266-269. 1267-1272 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Ohyabu, Y.Nakamura et al.: "Effects of thin films on inventory, permeation and re-emission of energetic hydrogen"Journal of Nuclear Materials. 283-287. 1297-1301 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nakahara, Y.Nakamura et al.: "Superpermeable membrane for particle control in divertor : the effect of impurity denosition"Fusion Engineering and Design. 51-52. 243-248 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nakamura et al.: "Development of divertor pumping system with superpermeable membrane"Fusion Engineering and Design. 49-50. 899-904 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nakamura et al.: "Deuterium pumping experiment with superpermeable Nb membrane in JFT-2M tokamak"Journal of Nuclear Materials. 278. 312-319 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Takeiri, Y.Nakamura et al.: "Plasma Characteristics of Long-Pulse Discharges Heated by Neutral Beam Injection in the Large Helical Device"Plasma Phys.Contr.Fusion. 42. 147-159 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Z.Tokar, B.J.Peterson, Y.Nakamura et al.: "A possible nature of "breathing" Plasmas"Physics of Plasmas. 7. 4357-4359 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujiwara, Y.Takeiri, T.Shimozuma, T.Mutoh, Y.Nakamura et al.: "Overview of long puluse operation in the Large Helical Device"Nuclear Fusion. 40. 1157-1160 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nakamura et al.: "Nb interaction with hydrogen plasma"Journal of Applied Physics. 89. 760-766 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Busnyuk, Y.Nakamura et al.: "Membrane bias effects on plasma-driven permeation of hydrogen through niobium membrane"Journal of Nuclear Materials. 290-293. 57-60 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nakamura et al.: "Particle balance in NBI heated long pulse discharges on LHD"Journal of Nuclear Materials. 290-293. 1040-1044 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.J.Peterson, Y.Nakamura et al.: "Role of core radiation during slow oscillations in LHD"Nuclear Fusion. 41. 519-525 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Noda, Y.Nakamura et al.: "Experimental studies towards long pulse steady state operations in LHD"Nuclear Fusion. 41. 779-790 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Ohyabu, A. Komori, H. Suzuki, T. Morisaki, S. Masuzaki, H Funaba, N. Noda, Y. Nakamura et al,: "'LHD divertor experimental program"Journal of Nuclear Materials. 266-269. 302-306 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Livshits, N. Ohyabu, M. Bacal, Y. Nakamura et al.: ".Fuel recycling and edge plasma control with membrane techniques plasma-membrane simulation experiments."Journal of Nuclear Materials. 266-269. 1267-1272 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Ohyabu, Y. Nakamura et al.,: ".Effects of thin films o inventory, permeation and re-emission of energetic hydrogen."Journal of Nuclear Materials. 283-287. 1297-1301 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Nakahara, Y. Nakamura et al.: ".Super permeable membrane for particle control in diverter: the effect of impurity deposition""Fusion Engineering and Design,. 51-52. 243-248 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Nakamura et al: ".Development of divert or pumping system with super permeable membrane."Fusion Engineering and Design,. 49-50. 899-904 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Nakamura et al.: ".Deuterium pumping experiment with super permeable Nb membrane in JFT-2M tokamak."Journal of Nuclear Material. 278. 312-319 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Nakamura et al: ".Nb interaction with hydrogen plasma^"Journal of Applied Physics. 89. 760-766 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Busnyuk, Y. Nakamura et al: ".Membrane bias effects on plasma-driven permeation of hydrogen through niobium membrane."Journal of Nuclear Materials.. 290-293. 57-60 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Takeiri, Y. Nakamura et al: ""Plasma Characteristics of Long-Pulse Discharges Heated by Neutral Beam Injection in the Large Helical Device""Plasma Phys. Contr. Fusion. 42. 147-159 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Z. Tokar, B. J. Peterson, Y. Nakamura et al.: ".A possible nature of .breathing. plasmas^"Physics of Plasmas. 7. 4357-4359 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Fujiwara, Y. Takeiri, T. Shimozuma, Y. Nakamura et al: ".Overview of long pulse operation in the Large Helical Device""Nuclear Fusion,. 40. 1157-1166 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Nakamura et al: ""Particle balance in NBI heated long pulse discharges on LHD""Journal of Nuclear Material. 290-293. 1040-1044 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B. J. Peterson, Y. Nakamura et al.: "Role of core radiation during slow oscillations in LHD."Nuclear Fusion,. 41. 519-525 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Noda, Y. Nakamura et al.: ".Experimental studies towards long pulse steady state operations in LHD""Nuclear Fusion,. 41. 779-790 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nakamura, et al.: "Nb Interaction with Hydrogen Plasma"Journal of Applied Physics. 89, 1. 760-766 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nakamura, et al.: "Particle Balance in NBL Heated Long Pulse Discharges on LHD"Journal of Nuclear Materials. 290-293. 1040-1044 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] A.Busnyuk, et al.: "Membrane bias effects on plasma-driven permeation of hydrogen through niobium membrane"Journal of Nuclear Materials. 290-293. 57-60 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nakamura, et al.: "Impurity Behavior in LHD Long Pulse Discharges"Proc. 28^th EPS Conference (ECA). 25A. 1481-1484 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nakamura, et al.: "Development of Divertor Pumping System with Superpermeable Membrane"Fusion Engineering and Design. 49-50. 899-904 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nakahara, et al.: "Superpermeable Membrane for Particle Control in Divertor"Fusion Engineering and Design. 51-52. 243-248 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nakamura, et al.: "Nb Interaction with Hydrogen Plasma"Journal of Applied Physics. 89,1. 760-766 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nakamura, et al.: "Particle Balance in NBI Heated Long Pulse Discharges on LHD"Journal of Nuclear Materials. 290-293. 1040-1044 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Nakamura, et al.: "Deuterium pumping experiment with superpermeable Nb membrane in JFT-2M tokamak"Journal of Nuclear Materials. 278・2-3. 312-319 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Nakamura, et al.: "Development of Divertor Pumping System with Superpermeable Membrane"Fusion Engineering and Design. (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Nakahara, et al.: "Superpermeable Membrane for Particle Control in Divertor"Fusion Engineering and Design. (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] A. Livshits, et al.: "Effect of Thin Film on Inventory, Permeation and Reemission of Energetic Hydrogen"Journal of Nuclear Materials. (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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