| 研究課題/領域番号 |
19H01874
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14020:核融合学関連
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| 研究機関 | 東京大学 (2021-2022)
名古屋大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
梶田 信 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00455297)
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| 研究分担者 |
八木 貴志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (10415755)
伊藤 篤史 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (10581051)
大野 哲靖 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60203890)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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| キーワード | プラズマ / ヘリウム / ファズ / 共堆積 / ナノ構造 / ヘリウムプラズマ / 堆積 / タングステン / 核融合 / ヘリウム効果 / 熱伝導 / 金属 / 綿毛 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヘリウムプラズマとタングステンを含む金属の相互作用（ヘリウム照射効果）により，来金属粒子とプラズマからの粒子が共堆積する環境下で，繊維状ナノ構造の桁違いの加速成長が起こることが明らかにされてきた。本研究では，これまでのヘリウム照射効果を根本的に変える可能性がある共堆積環境でのヘリウム照射効果に着目し，mmスケールのナノ構造成長の起こる条件と加速成長のメカニズムの解明と，核融合への影響や産業応用への分野への波及を視野に入れ加速成長を自由に制御することを目指し，直線型プラズマ装置を用いた実験を中心に研究を進める。
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| 研究成果の概要 |
六方最密充填（HCP）結晶構造を持つルテニウム（Ru）とレニウム（Re）に低エネルギーヘリウム（He）プラズマ照射を実施し結晶方位を調べたところ，線状ナノファイバーの成長には、成長方向に優先的な結晶配向があり，常にHCP結晶のc軸方向であることが判明した。エピタキシャル成長を伴う先端成長過程により巨大ファズの生成が起こっていることが明らかになった。さらに，メッシュやNTBと呼ばれる突起構造を持つ試料への共堆積実験により巨大ファズの成長起点を明らかにすることができた。HeフラックスとWの堆積量が成長起点重要な役割を果たしていることが明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
核融合炉におけるヘリウム照射効果が堆積環境だと大きく変化することが明らかになった。Heプラズマ照射によるファズの成長は10年以上前から研究されており，その知見が蓄積されてきたが，本研究で検討したように，実際の核融合装置で発生する堆積がHe効果を大きく変化させるため，堆積効果やスパッタリングの原因となる不純物を考慮したHe効果の再調査が重要であることがわかった。そしてそのファズ構造が加速成長するメカニズムを明らかにすることができ，今後この制御ができるようになれば，応用研究などにも利用することができるようになる。
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