| 研究課題/領域番号 |
20K03900
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
徐 ぎゅう 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (90273531)
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| 研究分担者 |
宮本 光貴 島根大学, 学術研究院理工学系, 准教授 (80379693)
時谷 政行 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30455208)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | タングステン合金 / プラズマ / ヘリウム / 重水素 / 照射欠陥 / Y / Zr / 核融合炉 / 対向材 / 損傷 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
タングステンは融点が高い、スパッタ率が低い、水素蓄積が少ない利点があるため、プラ ズマ対向材として注目されている。一方、低温脆化、再結晶脆化及び照射脆化がタングステ ン合金使用の問題点となっている。これらの脆化に関する問題を解決するために、われわれ は液相ドーピング法を用いて、400℃以上の温度で10%以上の伸びを有するタングステン合 金の開発を成功した。本研究では、この合金における核融合プラズマの水素、ヘリウム粒子 の照射によりタングステン合金の照射特性を調べ、このタングステン合金における核融合プ ラズマによる損傷の素過程を解明する。
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| 研究成果の概要 |
Wは融点が高い、スパッタ率が低い、水素蓄積が少ない利点があるため、プラズマ対向材料として注目されている。一方、低温脆化、再結晶脆化及び照射脆化がWの使用の問題点となっている。これらの脆化問題を解決するために、われわれがWにY2O3ナノ粒子、更にMoまたはZrを添加した合金を開発した。本研究では、Wを含んだこの4種類の材料の耐プラズマ照射性を調べた。純Wに比べ、W-Y2O3とW-Zr-Y2O3の方が耐Heプラズマ照射性はそれぞれ約2倍と5倍良くなった。一方、W-Mo-Y2O3はWと殆ど変わらなかった。これが各合金におけるHeをトラップするY2O3ナノ粒子の密度と大きさに関係すると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
化石エネルギーを代わる最も有望な代替エネルギー源として核融合炉のプラズマ対向材は高温、高フラックス粒子及び高エネルギー中性子に曝される。Wは融点が高い、スパッタ率が低いため、プラズマ対向材として注目されている。一方、脆化がW使用の問題点となっている。本研究では、Wの脆化問題を解決するため、Y2O3ナノ粒子とそれに更にMoまたはZrを添加した合金を開発した。本研究結果がW合金の耐プラズマ照射性を向上するには、プラズマ原子の溶解度及びそれをトラップするサイドを増やすことを示した。また、純Wより5倍以上良い耐Heプラズマ照射性を持つW-Zr-Y2O3開発の成功が核融合炉の研究を推進した。
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