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プラズマの断続照射がタングステンの水素同位体吸蔵特性に与える影響とその機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K13527
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分14020:核融合学関連
研究機関九州大学

研究代表者

大宅 諒  九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (10804750)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードタングステン / 水素同位体吸蔵 / 断続照射 / 照射欠陥 / 照射損傷 / プラズマ壁相互作用
研究成果の概要

本研究では核融合実験炉の炉壁への水素同位体吸蔵に関係して、プラズマの断続照射がタングステン表面近傍の水素同位体吸蔵特性に与える効果とその要因を検討することを目的とした。脱捕捉エネルギーの異なる2種の捕捉サイトが関与すること、また、断続照射による影響は主に低エネルギーの捕捉サイトに表れ、これに捕捉された重水素の密度が減少することが分かった。この捕捉サイトと表面に形成されるブリスタ等との関係が予想される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

断続照射の影響を明らかにすることは、実験室のプラズマ照射実験(連続照射)から、実験炉(断続照射)の炉壁の水素同位体蓄積量を推定するために重要である。断続照射は連続照射に比べて、表面近傍の吸蔵量が減少する可能性を示すことができ、炉壁でのトリチウム蓄積量は従来の評価値より小さくなることが期待される。また、原型炉では定常運転(連続照射)が想定されるが、実験炉と原型炉での炉壁の水素同位体蓄積量の違いを見積もることにもつながり、原型炉設計開発において燃料システムを検討する上で非常に重要であると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] Simulation of Experimental Deuterium Retention in Tungsten under Periodic Deuterium Plasma Irradiation2021

    • 著者名/発表者名
      Makoto OYA, Yuki HARA, Kazunari KATAYAMA and Kaoru OHYA
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 16 号: 0 ページ: 2405057-2405057

    • DOI

      10.1585/pfr.16.2405057

    • NAID

      130008043189

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2021-05-07
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deuterium retention in tungsten irradiated by high-dose neutrons at high temperature2021

    • 著者名/発表者名
      M. Oya, M. Shimada, C.N. Taylor, M.I. Kobayashi, Y. Nobuta, Y. Yamauchi, Y. Oya, Y. Ueda, Y. Hatano
    • 雑誌名

      Nuclear Materials and Energy

      巻: Accepted ページ: 100980-100980

    • DOI

      10.1016/j.nme.2021.100980

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of Dynamic Retention with Fast Ejecting System of Targeted Sample (FESTA)2020

    • 著者名/発表者名
      Q. Yue, K. Hanada, M. Oya, S. Matsuo, S. Kojima, H. Idei, T. Onchi, K. Kuroda, N. Yoshida, R. Ikezoe, Y. Liu, M. Hasegawa, S. Shimabukuro, A. Higashijima, T. Nagata and S. Kawasaki
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 15 号: 0 ページ: 2402013-2402013

    • DOI

      10.1585/pfr.15.2402013

    • NAID

      130007840523

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2020-04-06
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic and Molecular Processes in Plasma Decomposition Method of Hydrocarbon Gas2020

    • 著者名/発表者名
      M. Oya, R. Ikeda and K. Katayama
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: Accepted

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プロジェクトレビュー日米科学技術協力事業 PHENIX 計画‐6年間の成果と次期計画‐4.タスク3 トリチウム挙動および中性子照射効果2020

    • 著者名/発表者名
      大矢恭久,波多野雄治,信太祐二,山内有二,小林真,大宅諒,片山一成,大塚哲平,上田良夫
    • 雑誌名

      Journal of Plasma and Fusion Research

      巻: 96 ページ: 140-144

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Particle balance investigation with the combination of the hydrogen barrier model and rate equations of hydrogen state in long duration discharges on an all-metal plasma facing wall in QUEST2019

    • 著者名/発表者名
      K. Hanada, N. Yoshida, M. Hasegawa, A. Hatayama, K. Okamoto, I. Takagi, T. Hirata, Y. Oya, M. Miyamoto, M. Oya, et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 59 ページ: 076007-076007

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Estimation of fuel particle balance in steady state operation with hydrogen barrier model2019

    • 著者名/発表者名
      Hanada K.、Yoshida N.、Takagi I.、Hirata T.、Hatayama A.、Okamoto K.、Oya Y.、Shikama T.、et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Materials and Energy

      巻: 19 ページ: 544-549

    • DOI

      10.1016/j.nme.2019.03.015

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Deuterium retention in tungsten irradiated by high-dose neutrons at high temperature2021

    • 著者名/発表者名
      M. Oya, M. Shimada, C.N. Taylor, M.I. Kobayashi, Y. Nobuta, Y. Yamauchi, Y. Oya, Y. Ueda and Y. Hatano
    • 学会等名
      24th International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Research on Dynamic Retention Measurement Using Fast Ejecting System of Targeted Sample (FESTA) in QUEST2021

    • 著者名/発表者名
      Q. Yue, K. Hanada, M. Oya, H. Ide, R. Ikezoe, S. Matsuo, S. Kojima, T. Onchi, K. Kuroda, N. Yoshida, M. Hasegawa, S. Shimabukuro, A. Higashijima, T. Nagata, S. Kawasaki, Y. Liu
    • 学会等名
      24th International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation of Deuterium Retention in Tungsten under Periodic Deuterium Plasma Irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      M. Oya, Y. Hara, K. Katayama and K. Ohya
    • 学会等名
      29th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Difference of Dynamic Retention from Different Samples Using Fast Ejecting System of Targeted Sample (FESTA)2020

    • 著者名/発表者名
      Q. Yue, K. Hanada, M. Oya, S. Kojima, H. Idei, T. Onchi, K. Kuroda, N. Yoshida, R. Ikezoe, M. Hasegawa, S. Shimabukuro, A. Higashijima, T. Nagata, S. Kawasaki
    • 学会等名
      29th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高周波プラズマによる水蒸気の直接分解2020

    • 著者名/発表者名
      池田遼介, 大宅諒, 片山一成
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] タングステン堆積層形成過程における水素透過挙動のモデリング2020

    • 著者名/発表者名
      平中芳樹,花田和明,片山一成,大宅諒,恩地拓己,原優樹
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] QUESTにおいて壁からの水素再放出現象が長時間プラズマ放電に及ぼす影響とその抑制対策2020

    • 著者名/発表者名
      吉田直亮,島袋瞬,牟田口崇史,大宅諒,波多野雄治,大野哲請,大矢恭久,花田和明,出射浩
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高温熱源を利用した固体酸化物電解セル高温水蒸気電解による水素製造2020

    • 著者名/発表者名
      酒井瞭典, 片山一成, 大宅諒, 山嵜敦広, 深田智
    • 学会等名
      2020合同WEB討論会~第52回溶融塩化学討論会,第44回電解技術討論会-ソーダ工業技術討論会,第40回水素エネルギー協会大会~
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高温・高照射量で中性子照射されたタングステンの水素同位体吸蔵特性2020

    • 著者名/発表者名
      大宅諒,Masashi Shimada,Chase N. Taylor, 小林真,信太祐二,山内有二,孫飛,大矢恭久,上田良夫,波多野雄治
    • 学会等名
      日本原子力学会 2020秋の大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Atomic and Molecular Processes in Plasma Decomposition Method of Hydrocarbon gas2019

    • 著者名/発表者名
      M. Oya, R. Ikeda and K. Katayama
    • 学会等名
      28th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrogen permeation behavior through tungsten deposition layer2019

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, K. Katayama, D. Mori and M. Oya
    • 学会等名
      14th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Dynamic Retention with Fast Ejecting System of Targeted Sample (FESTA)2019

    • 著者名/発表者名
      Q. Yue, K. Hanada, M. Oya, S. Matsuo, S. Kojima, H. Idei, T. Onchi, K. Kuroda, N. Yoshida, R. Ikezoe, Y. Liu, M. Hasegawa, S. Shimabukuro, A. Higashijima, T. Nagata and S. Kawasaki
    • 学会等名
      28th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] QUESTにおける高速試料搬送装置での動的吸蔵量の計測2019

    • 著者名/発表者名
      岳其霖,花田和明,大宅諒,小島信一郎,松尾祥吾,出射浩,恩地拓己,黒田賢剛,吉田直亮
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭化水素ガスのプラズマ分解を利用した水素同位体の抽出2019

    • 著者名/発表者名
      大宅諒,池田遼介,片山一成
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温ガス炉トリチウム生産におけるトリチウム透過抑制効果の検討2019

    • 著者名/発表者名
      末松千里, 片山一成, 大宅諒, 松浦秀明, 大塚哲平
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 土壌から植物へのトリチウム移行に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      片山一成,俣野貴宏,石井大貴,大宅諒,竹石敏治
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 電磁力強制流動による液体金属中の熱輸送の促進2019

    • 著者名/発表者名
      廣岡慶彦,大宅諒,次木匠,花田和明
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Deuterium retention in neutron irradiated tungsten-rhenium alloy and potassium-doped tungsten2018

    • 著者名/発表者名
      M. Oya, H.T. Lee, T. Yamane, A. Nakamura, H. Ito, T. Kuwabara, M. Yajima, T. Toyama, K. Suzuki, M. Takagi, N. Ohno, Y. Ueda, Y. Hatano
    • 学会等名
      23rd International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中性子照射されたW-Re合金とK-doped Wの水素同位体吸蔵特性2018

    • 著者名/発表者名
      大宅諒, Lee Heun Tae, 中村揚, 伊東英貴, 桒原竜弥, 矢嶋美幸, 外山健, 鈴木克弥, 高木誠, 大野哲靖, 上田良夫, 波多野雄治
    • 学会等名
      第12回核融合エネルギー連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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