核融合炉第一壁タングステンおよび炭素のミキシングとトリチウムダイナミックス

• 研究課題/領域番号: 19686055
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 大矢 恭久 静岡大学, 理学部, 准教授 (80334291)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 25,350千円 (直接経費: 19,500千円、間接経費: 5,850千円); 2009年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2008年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円); 2007年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: 磁場核融合 / トリチウム理工学 / 水素同位体 / 炭化タングステン / 共堆積層 / 核融合第一壁 / トリチウム / 炭素イオン / タングステン / X線光電子分光法 / 昇温脱離法 / 同時照射 / 核融合

研究概要

核融合炉第一壁タングステンにおいて、現在炭化タングステン等が形成することが予測され、トリチウム挙動がどのように変化するのか明確な知見を集積することは核融合炉安全において重要な課題である。そのため今回の研究において、第一壁上に打ち込まれる炭素イオン、ヘリウムイオン、水素同位体である重水素イオンを種々の条件で照射し重水素滞留挙動を明らかにした。その結果、炭素イオン照射を行うことによる照射欠陥の形成、及びタングステン中における炭素の滞留により重水素滞留量および滞留挙動が変化した。またヘリウムイオン照射により照射欠陥が形成し重水素滞留量が増加することが示唆された。以上の結果をもとに重水素、炭素、ヘリウムイオン3種イオン同時照射を行ったところ、ヘリウムイオン照射による照射欠陥に主に重水素が捕捉されることが観測された。またタングステン表面での炭素-炭素結合の割合が2種イオン同時照射よりも減少していた。以上の結果からヘリウムイオン照射により炭素が減少するとともに滞留したヘリウムが水素同位体の内部への拡散に影響していることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Correlation between deuterium retention and microstructure change for tungsten under triple ion implantation (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, et. al.
  • 雑誌名: Physica Scripta T138 ページ: 14051-14051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trapping behaviour of deuterium ions implanted into tungsten simultaneously with carbon ions (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Kobayashi, et al. (9番目)
  • 雑誌名: Physica Scripta T138 ページ: 14050-14050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Behavior of hydrogen isotope retention in carbon implanted tungsten (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, et al.
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 390-391 ページ: 622-625
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trapping behaviour of deuterium ions implanted into tungsten simultan eously with carbon ions (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Kobayashi, et al.
  • 雑誌名: Physica Scripta T138 ページ: 14050-14050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Behavior of hydrogen isotope retention in carbon implanted tungsten
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, et.al.
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials (In press)
  • 査読あり
• [学会発表] 炭素イオン照射されたタングステンにおける結晶構造変化とトリチウム滞留 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大矢恭久, 他
  • 学会等名: 2010年電気化学会第77回大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2010-03-31
• [学会発表] 炭素イオン照射されたタングステンにおける結晶構造変化とトリチウム滞留 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大矢恭久, 他5名
  • 学会等名: 2010年電気化学会 第77回大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2010-03-31
• [学会発表] ヘリウム・重水素同時照射したタングステンにおける重水素滞留挙動に及ぼすヘリウム照射効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 濱田明公子, 他6名
  • 学会等名: 原子力学会 2009年春の大会
  • 発表場所: 茨城大学水戸キャンパス
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] ヘリウム-重水素同時照射したタングステンにおける重水素滞留挙動に及ぼすヘリウム照射効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 濱田明公子, 他(7番目)
  • 学会等名: 原子力学会2009年春の年会
  • 発表場所: 茨城
• [学会発表] Correlation between desorption of deuterium and recovery of irradiation defects in simultaneously deuterium and carbon ion-implanted tungsten (2009)
  • 著者名/発表者名: Rie Kurata, et al.
  • 学会等名: 7^<th> Asia Plasma and Fusion Association
  • 発表場所: Aomori, Japan
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 固体における高エネルギーイオンのホットアトム化学過程に関する研究(XX)-炭素-重水素イオンを同時照射したタングステンにおける重水素滞留量のフルエンス依存性- (2009)
  • 著者名/発表者名: 松岡和志, 他(9番目)
  • 学会等名: 第53回放射化学討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-09-28
• [学会発表] 固体における高エネルギーイオンのホットアトム化学過程に関する研究(XX)-炭素-重水素イオンを同時照射したタングステンにおける重水素滞留量のフルエンス依存性- (2009)
  • 著者名/発表者名: 松岡和志, 他9名
  • 学会等名: 第53回放射化学討論会
  • 発表場所: 日本大学文理学部百周年記念館
  • 年月日: 2009-09-28
• [学会発表] 炭素-重水素同時照射したタングステンにおける重水素放出と照射損傷回復との相関性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 倉田理江, 他8名
  • 学会等名: 原子力学会 2009年秋の大会
  • 発表場所: 東北大学青葉山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Temperature Dependence on Retention Behavior of Energetic Deuterium and Carbon Implanted into Tungsten Simultaneously (2009)
  • 著者名/発表者名: Wanjing Wang, et al.
  • 学会等名: 14^<th> International Conference for Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Correlation between deuterium retention and microstructure change for tungsten under triple ion implantation (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, et. al.
  • 学会等名: 12^<th> International Workshop on Plasma Facing materials and Components for Fusion Application
  • 発表場所: Julich, Germany
  • 年月日: 2009-05-12
• [学会発表] Trapping behaviour of deuterium ions implanted into tungsten simultaneously with carbon ions (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Kobayashi, et al.
  • 学会等名: 12^<th> International Workshop on Plasma Facing materials and Components for Fusion Application
  • 発表場所: Julich, Germany
  • 年月日: 2009-05-12
• [学会発表] Correlation between desorption of deuterium and recovery of irradiation defects in simultaneously deuterium and carbon ion-implanted tungsten (2009)
  • 著者名/発表者名: Rie Kurata, et al. (8番目)
  • 学会等名: 7th Asia Plasma and Fusion Association
  • 発表場所: 青森
• [学会発表] 炭素-重水素同時照射したタングステンにおける重水素放出と照射損傷回復との相関性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 倉田理江, 他(8番目)
  • 学会等名: 日本原子力学会2009年秋の大会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Temperature Dependence on Retention Behavior of Energetic Deuterium and Carbon Implanted into Tungsten Simultaneously (2009)
  • 著者名/発表者名: Wanjing Wang, et al. (8番目)
  • 学会等名: 14th International Conference for Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Correlation between deuterium retention and microstructure change for tungsten under triple ion implantation (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, et. al.
  • 学会等名: 12th International Workshop on Plasma Facing materials and Components for Fusion Application
  • 発表場所: ユーリッヒ・ドイツ
• [学会発表] Trapping behaviour of deuterium ions implanted into tungsten simultaneously with carbon ions (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Kobayashi, et al. (9番目)
  • 学会等名: 12th International Workshop on Plasma Facing materials and Components for Fusion Application
  • 発表場所: ユーリッヒ・ドイツ
• [学会発表] タングステン-炭素混合層における水素同位体滞留挙動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林真, 他
  • 学会等名: 日本原子力学会第40回中部支部研究発表会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] TPEによる中性子非照射タングステン試料への重水素滞留挙動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大矢恭久, 他
  • 学会等名: 第25回プラズマ核融合学会年会
  • 発表場所: 宇都宮
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] 固体における高エネルギーイオンのホットアトム化学的過程に関する研究(XVI)-タングステン-炭素混合層における水素同位体滞留挙動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 木田克也, 他(5番目)
  • 学会等名: 日本放射化学会/第52回放射化学討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2008-09-27
• [学会発表] Deuterium retention and desorption behaviors in tungsten exposed to TPE (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, et al.
  • 学会等名: 25th Symposium on Fusion Technology
  • 発表場所: ロストック・ドイツ
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] Deuterium retention and desorption behaviors in tungsten exposed to TPE (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, et.al.
  • 学会等名: 25^<th> Symposium on Fusion Technology
  • 発表場所: ロストック・ドイツ
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] Effects of implanted carbon on chemical behavior of hydrogen isotopes implanted simultaneously into tungsten (2008)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Suzuki, et al. (9番目)
  • 学会等名: The 9th International Workshop on Hydrogen Isotopes in Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: サラマンカ・スペイン
  • 年月日: 2008-06-02
• [学会発表] Effects of implanted carbon on chemical behavior of hydrogen isotopes implanted simultaneously into tungsten (2008)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Suzuki, et.al.
  • 学会等名: The 9th International Workshop on Hydrogen Isotopes in Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: Salamanca, Spain
  • 年月日: 2008-06-02
• [学会発表] Behavior of hydrogen isotope retention in carbon implanted tungsten (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, et al.
  • 学会等名: 18th International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
  • 発表場所: トレド・スペイン
  • 年月日: 2008-05-27
• [学会発表] Behavior of hydrogen isotope retention in carbon implanted tungsten (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, et.al.
  • 学会等名: 18^<th> International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
  • 発表場所: トレド・スペイン
  • 年月日: 2008-05-27
• [学会発表] タングステン-炭素混合層における水素同位体滞留挙動, 炭素イオンと重水素イオンの同時照射したタングステンにおける重水素滞留量のフルエンス依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林真, 他(6番目)
  • 学会等名: 日本原子力学会第40回中部支部研究発表会, 日本原子力学会2009年春の年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-03-24
• [学会発表] 炭素イオンと重水素イオンの同時照射したダングステンにおける重水素滞留量のフルエンス依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 倉田理江, 他
  • 学会等名: 日本原子力学会2009年春の年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-03-24
• [備考]
  • URL: http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~srkokun/