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高熱流束機器開発

研究課題

研究課題/領域番号 13107201
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

野田 信明  核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 教授 (10144172)

研究分担者 相良 明男  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (20187058)
久保田 雄輔  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50023726)
和田 元  同志社大学, 工学部, 教授 (30201263)
徳永 和俊  九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (40227583)
車田 亮  茨城大学, 工学部, 助教授 (60170099)
研究期間 (年度) 2001 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
2004年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2003年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2002年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2001年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワードプラズマ対向材料 / タングステン / プラズマスプレイ / コーティング / 熱負荷 / ロウ付け接合 / レニウム中間層 / ブラズマスプレイ / ろう付け接合
研究概要

将来の核融合炉における高熱流束機器のプラズマ対向材料として,耐損耗に優れ,水素吸蔵の少ない高Z材料,とくにタングステンが注目を集めている。このタングステン材料について,その製作法,熱特性,プラズマ照射による水素同位体,ヘリウム吸蔵特性について多様な材料,条件にわたって試作開発,実験を行い,以下の成果を得た。
1.炭素材料表面へのコーティングについて,表面形状の工夫により熱膨張率の不整合に起因する問題解決の方法を示した。具体的にはC/C複合繊維材表面を溝を切ることによって繊維方向に分割し,50mm x 60mm,35mm x 60mmの2つのコーティング材試作に成功した。その結果,大型で活熱伝導率の高いタングステンコーティング素材製作の見通しを得ることができた。
2.タングステンバルク材,あるいはタングステン被覆炭素材の無酸素銅へのロウ付けを試み,熱負荷試験を実施した。15MW/m^2まで熱特性の劣化がないという結果が得られ,接合法の見通しが開かれたが,表面の亀裂発生など,問題点も明らかになった。
3.多層のレニウム中間層を持つ試験材料を製作し,系統的な熱負荷試験とその後の分析を実施した。レニウム中間層がコーティング膜界面のカーバイド化,脆化を抑える効果を果たしていることを確認し,その効果の許容限界として1300℃という量的な指針を得た。
4.水素,およびヘリウム吸蔵特性に,プラズマ照射による表面改質,ブリスター生成,あるいは照射以前の素材の結晶構造が影響を与えていることを実験的に明らかにし,その定量的な評価についてはより詳細な研究が必要であることを明らかにした。
総合的に見て,当初設定した方針に沿って材料開発と評価試験,プラズマ照射実験をほぼ計画どおり実施し,所期の目標を達成したということができる。今後の方向,課題についても,重要な指針を得ることができた。

報告書

(5件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (13件) 文献書誌 (8件)

  • [雑誌論文] Blister formation an deuterium retention on tungsten exposed to low energy and high flux deuterium plasma2005

    • 著者名/発表者名
      K.Tokunaga, M.J.Baldwin, R.P.Doerner et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.337-339, Part 1

      ページ: 887-891

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Blister formation and deuterium retention on tungsten exposed low energy and high flux deuterium plasma2005

    • 著者名/発表者名
      K.Tokunaga, M.J.Baldwin, R.P.Doerner et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials VoL337-339, Part 1

      ページ: 887-891

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Blister formation and deuterium retention on tungsten exposed to low energy and high flux deuterium plasma2005

    • 著者名/発表者名
      K.Tokunaga, M.J.Baldwin, R.P.Doerner et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.307-311,Part1

      ページ: 887-891

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] High heat flux properties of pure tungsten and plasma sprayed tungsten coatings2004

    • 著者名/発表者名
      X.Liu, S.Tamura, K.Tokunaga, N.Noda et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.329-333

      ページ: 687-691

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High heat flux properties of pure tungsten and plasma sprayed tungsten coatings2004

    • 著者名/発表者名
      X.Liu, S.Tamura, K.Tokunaga, N.Noda et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol. 329-333

      ページ: 687-691

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface morphology and helium retention on tungsten exposed to low energy and high flux helium plasma2003

    • 著者名/発表者名
      K.Tokunaga, R.P.Doerner, N.Noda et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.313-316

      ページ: 94-98

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of the integrity of divertor models of tungsten or SiC/SiC composites joined with copper2003

    • 著者名/発表者名
      A.Kurumada, Y.Imamura, Y.Kubota, N.Noda
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.313-316

      ページ: 247-251

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Inhomogeneous heat loading to high-Z test limiters depending upon the limiter materials2003

    • 著者名/発表者名
      M.Wada, T.Hirai, T.Ohgo, T.Tanabe et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.313-316

      ページ: 294-298

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect upon the core plasma radiation due to high power laser injection onto C, W and Ta test-limiters in TEXTOR2003

    • 著者名/発表者名
      T.Ohgo, M.Wada, K.Ohya et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.313-316

      ページ: 1156-1160

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface morphology and helium retention on tungsten exposed to low energy and high flux helium plasma2003

    • 著者名/発表者名
      K.Tokunaga, R.P.Doerner, R.Seraydarian, N.Noda et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.313-316

      ページ: 94-98

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Evaluation of the integrity of divertor models of tungsten or SiC/SiC composites joined with copper2003

    • 著者名/発表者名
      A.Kurumada, Y.Imamura, Y.Tomota, T.Oku, Y.Kubota, N.Noda
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.313-316

      ページ: 247-251

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Modification of tungsten coated carbon by low energy and high flux deuterium irradiation2003

    • 著者名/発表者名
      K.Tokunaga, R.P.Doerner, R.Seraydarian, N.Noda et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.307-311

      ページ: 126-129

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Modification of tungsten coated carbon by low energy and high flux deuterium irradiation2002

    • 著者名/発表者名
      K.Tokunaga, R.P.Doerner, N.Noda et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials Vol.307-311

      ページ: 126-129

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tokunaga, R.P.Doerner, R.Seraydarian, N.Noda et al.: "Surface morphology and helium retention on tungsten exposed to low energy and high flux helium plasma"Journal of Nuclear Materials. Vol.313-316. 94-98 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Wada, T.Hirai, T.Ohgo, T.Tanabe et al.: "Inhomogeneous heat loading to high-Z test limiters depending upon the limiter materials"Journal of Nuclear Materials. Vol.313-316. 294-298 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Kurumada, Y.Imamura, Y.Tomota, T.Oku, Y.Kubota, N.Noda: "Evaluation of the integrity of divertor models of tungsten or SiC/SiC composites joined with copper"Journal of Nuclear Materials. Vol.313-316. 247-251 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tokunaga, R.P.Doerner, R.Seraydarian, N.Noda et al.: "Modification of tungsten coated carbon by low energy and high flux deuterium irradiation"Journal of Nuclear Materials. Vol.307-311. 126-129 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tokunaga, R.P.Doerner, R.Seraydarian, N.Noda et al.: "Surface morphology and helium retention on tungsten exposed to low energy and high flux helium plasma"Journal of Nuclear Materials. Vol.313-316. 94-98 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Wada, T.Hirai, T.Ohgo, T.Tanabe et al.: "Inhomogeneous heat loading to high-Z test limiters depending upon the limiter materials"Journal of Nuclear Materials. Vol.313-316. 294-298 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Kurumada, Y.Imamura, Y.Tomota, T.Oku, Y.Kubota, N.Noda: "Evaluation of the integrity of divertor models of tungsten or SiC/SiC composites joined with copper"Journal of Nuclear Materials. Vol.313-316. 247-251 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tokunaga, R.P.Doerner, R.Seraydarian, N.Noda et al.: "Modification of tungsten coated carbon by low energy and high flux deuterium irradiation"Journal of Nuclear Materials. Vol.307-311. 126-129 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2018-03-28  

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