低エネルギー高濃度水素打込みによるタングステン格子欠陥形成メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 22560821
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 加藤 太治 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (60370136)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: タングステン / 格子欠陥 / 水素効果 / 第一原理計算 / 炉内機器材料 / 水素吸蔵

研究概要

水素原子と空孔濃度が異常に高い状態のタングステン材料挙動の第一原理シミュレーションの結果から、タングステン原子空孔と水素原子の相互作用特性を明らかにした。格子欠陥の形成および分布に対する高濃度水素効果を定量的に評価し、核融合炉内機器材料の開発で問題となっている、高粒子束で長時間イオン照射を受けたタングステン材料でみられる異常な格子欠陥形成と水素吸蔵量の著しい増加の物理機構に関係すると思われる重要な知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] 炉内トリチウム (2012)
  • 著者名/発表者名: 上田良夫
  • 雑誌名: プラズマ・核融合学会誌 巻: 88 ページ: 484-502
• [雑誌論文] Ion-Beam Induced Luminescence and Damage of Er₂O₃ (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Kato
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 号: 0 ページ: 2405043-2405043
  • DOI: 10.1585/pfr.7.2405043
  • NAID: 130003383863
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion-beam Damage and Luminescence of Functional Materials for Fusion Reactors (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 雑誌名: Annual Report of National Institutr for Fusion Science 巻: November 2012 ページ: 298-298
• [雑誌論文] Formation of vacancy clusters in tungsten crystals under hydrogen-rich condition (2011)
  • 著者名/発表者名: Kato D, et al
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 417 号: 1-3 ページ: 1115-1118
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2010.12.211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interstitial Diffusion of C Interacting with Ambient H in Tungsten Crystals (2011)
  • 著者名/発表者名: Kato D, et al
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 6 ページ: 2405062-2405062
  • DOI: 10.1585/pfr.6.2405062
  • NAID: 130002059578
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of vacancy clusters in tungsten crystals under hydrogen-rich condition (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Kato, H. Iwakiri, K. Morishita
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: Vol.415 号: 1 ページ: S1162-S1165
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2010.12.239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear polarization of photons emitted from excited hydrogen atoms formed above metal surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 雑誌名: Contributions to Plasma Physics 巻: 50 ページ: 445-450
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear polarization of photon emission from reflected neutrals of atomic hydrogen at metal PFCs (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 雑誌名: NIFS-PROC 巻: 81 ページ: 150-161
• [雑誌論文] First-principle calculation of di-vacancy formation in tungsten (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 雑誌名: Annual Report of National Institute for Fusion Science 巻: April2009-March2010 ページ: 424-424
• [学会発表] Theoretical models for electronic excitation and photon emission of super-thermal atomic hydrogen formed at metal surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: The 8th EU-Japan Symposium on Plasma Processing (JSPP2012)
  • 発表場所: 東大寺総合文化センター(奈良)
  • 年月日: 2012-01-17
• [学会発表] First-principle calculation of hydrogen interaction with dissolved carbon atoms in tungsten lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: 20th International Toki Conference on Advanced Physics in Plasma and Fusion Research
  • 発表場所: セラトピア土岐(岐阜県)
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] タングステン中に固溶した不純物原子と水素相互作用の第一原理計算 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第27回年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] タングステン中に固溶した不純物原子と水素相互作用の第一原理計算 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第27回年会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] First-principle Calculations of Hydrogen Interaction with Vacancies and Dissolved Atoms in Tungsten (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Kato
  • 学会等名: Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications and Monte Carlo 2010
  • 発表場所: 一ツ橋記念ホール
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] First-principle Calculations of Hydrogen Interaction with Vacancies and Dissolved Atoms in Tungsten (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications and Monte Carlo 2010
  • 発表場所: 一ツ橋記念ホール(東京都)
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Vacancy formation and hydrogen trapping in tungsten (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: IAEA 3rd Research Coordination Meeting on "Data for surface composition dynamics relevant to erosion processes"
  • 発表場所: IAEA本部(オーストリア)
  • 年月日: 2010-09-13
• [学会発表] 磁場核融合炉プラズマ対向壁と水素相互作用の原子過程とシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: 第8回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 高山市民文化会館
  • 年月日: 2010-06-11
• [学会発表] 磁場核融合炉プラズマ対向壁と水素相互作用の原子過程とシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: 第8回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 高山市民文化会館(岐阜県)
  • 年月日: 2010-06-11
• [学会発表] Ab-initio calculation on hydrogen effects in pure iron and tungsten
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: Meeting of JAEA-ORNL research collaboration
  • 発表場所: 京都大学エネルギー理工学研究所（京都府宇治市）
  • 招待講演
• [学会発表] Er2O3のイオンビーム照射損傷による光学特性の変化
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: 第9回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
• [学会発表] Ionoluminescence of a thin rear-earth oxide film by slow highly-charged ions
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: 25th International Conference on Atomic Collisions in Solids
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス（京都府京都市）
• [学会発表] 液体ブランケットセラミックコーティングのイオンビーム誘起蛍光
  • 著者名/発表者名: 加藤太治
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第29回年会
  • 発表場所: クローバープラザ（福岡県春日市）
• [学会発表] ベリリウム金属間化合物中における水素の存在状態
  • 著者名/発表者名: 岩切宏友
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所ワークショップ 「材料照射効果と応用」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所（大阪府熊取町）