| 研究課題/領域番号 |
22K03578
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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 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
福本 直之 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90275305)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | プラズマガン / ダイバータ / プラズマ照射 / 非定常熱負荷 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
核融合炉において燃料や灰の粒子排気やプラズマからの熱除去を担うダイバータでは，特に定常熱負荷，非定常熱負荷に対する機器の健全性などの課題がある．それらを解決するため，液体金属や粒径の小さいSiC球等を用いたダイバータが考案されている．本研究では，プラズマガンを用いて非定常熱負荷を模擬する試験装置を開発し，これら先進的ダイバータ材料の短パルス高熱負荷特性および動的な振る舞いを実験室レベルで明らかにすることを目的としている．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，実験室レベルにおいて，磁化同軸プラズマガン（MCPG）を用いたプラズマ照射により先進的ダイバータ材料の短パルス高熱負荷および動的反応特性を明らかにしようとしている．プラズマ照射装置は，兵庫県立大学において，既存装置を改造したプロトタイプのMCPGを製作し，組み立てが完了している．電源部は，LHD用CT入射装置SPICAの高性能加速電源を組み合わせることで，プラズマ照射の短パルス化と高熱負荷化が可能となっている．その電源を既存の電源制御システムへ組み込むためのプログラムの追加修正や制御機器の追加改造等が完了した．そして，プラズマ照射装置と接続する単独試験用のターゲット用真空容器とも接続し，真空排気も問題なく，単独試験運転を開始する準備を行った．しかし，年度前半にターボ分子ポンプの不具合が発生し，単独試験の実施が困難となった．本研究では，液体およびペブル状材料へのプラズマ照射試験では，湾曲路移送管を用いてプラズマ照射装置を通常の水平方向に設置したままで鉛直方向からプラズマ照射することを計画していた．プラズマの湾曲路移送については，過去のデータの解析と検証から確認できている．そこで，湾曲路移送管および初期試験の照射容器の設計・製作と，外部と内部の電極を湾曲させる湾曲同軸電極についても設計・検討を先行して実施した．真空部品の一部は，兵庫県立大学の工作センターで製作を行っている．その他の真空部品については，年度内に準備が完了している．また，真空排気系についてもターボ分子ポンプを交換し，真空排気の再立ち上げが可能となった．これらにより，初期プラズマ照射を早期に実施するためが進んでいる．なお，初期段階における熱負荷等の計測に必要な計測機器およびデータ収集系を含めたソフト，ハードの両面で準備も整っている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
初期プラズマ照射を早期に実施する準備を進めていたが，ターボ分子ポンプの不具合が発生し，単独試験の実施が困難となった．そこで，湾曲路移送管および初期試験の照射容器の設計・製作と，次年度に予定していた外部と内部の電極を湾曲させる湾曲同軸電極についても設計・検討を先行して実施した．初年度としては研究の進捗がやや遅れているが，研究計画全体として遂行できる様に実施予定の時期等を調整した．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は，まず，湾曲路移送管を接続したMCPGを用いた短パルスのプラズマ照射試験装置の稼働準備を進め，プラズマ照射試験装置としての性能評価を行う．そして，MCPGの照射装置としての基本的な性能データを取得する．その後，タングステン板へのプラズマ照射試験を行い，過去の照射実験と比較を行う．次に，ペブル，液体金属のダイバータ材料へのプラズマ照射基礎試験を行う．水平なプレート上に敷き詰めて，短パルスのプラズマを照射し，静止時の熱負荷特性と背後への除熱効果を検証する．また，高速カメラにより材料の挙動を観測，さらに二波長分光器を付加して材料表面の二次元温度変化を観測することで，動的反応特性を明らかにする．
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