イオンビーム解析によるプラズマ照射環境下での水素同位体動的吸蔵量のその場計測

• 研究課題/領域番号: 23656573
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 大野 哲靖 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60203890)
• 研究分担者: 松波 紀明 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 准教授 (70109304)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011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: 核融合 / 水素吸蔵 / イオンビーム解析 / プラズマ / その場計測 / ダイバータ / プラズマ壁相互作用 / 炭素材 / 動的吸蔵量 / 水素同位体置換 / 水素吸蔵量 / イオンビーム解析装置 / ダイバータプラズマ / 炭素 / タングステン

研究概要

核融合プラズマの長時間保持のためにはプラズマ対向壁での粒子制御が鍵であり,適切な壁調整が重要である.特に水素同位体の装置の内壁及び構造材料での挙動を把握し,その動的挙動を予測することが極めて重要課題となっている。以上の課題を明らかにするために本研究では、ダイバータプラズマ模擬試験研究で開発された小型高密度直流プラズマ源とバンデグラフ加速器を用いたイオンビーム解析装置を結合した装置を用いて,これまで不可能であったプラズマ照射環境下および直後の水素リテンション量のその場計測を行い,(1)炭素材中の動的リテンション量の直接計測と水素原子のイオン粒子束依存性,(2)炭素材料中の重水素-軽水素置換のダイナミクス など未解明であったプラズマ-壁相互作用現象の物理機構を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Study of Hydrogen Isotopes Behavior in Carbon Based Materials with In-Situ Ion Beam Analysis under Plasma Exposure (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura, M.Yamagiwa, T.Kaneko, N.Matsunami, N.Ohno, S.Kajita, M.Takagi, M.Tokitani, S.Masuzaki
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.jnucmat.2013.01.226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of crystal orientation on damages of tungsten exposed to helium plasma (2013)
  • 著者名/発表者名: N.Ohno, Y.Hirahata, M.Yamagiwa, S.Kajita, M.Takagi, N.Yoshida, R.Yoshihara, T.Tokunaga, M.Tokitani
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.jnucmat.2013.01.190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deuterium retention in Fe2O3 under low-energy deuterium-plasma exposure (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Matsunami, T.Sogawa, Y .Sakuma, N.Ohno, M.Tokitani, S.Masuzaki
  • 雑誌名: Physica Scripta 巻: Vol. T145
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ measurement of hydrogen isotope retention using a high heat flux plasma generator with ion beam analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Yamagiwa, Y.Nakamura, N.Matsunami, N.Ohno, S.Kajita, M.Takagi, M.Tokitani, S.Masuzaki, A.Sagara and K.Nishimura
  • 雑誌名: Physica Scripta 巻: Vol. T145
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ measurement of hydrogen isotope retention using a high heat flux plasma generator with ion beam analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yamagiwa, Y. Nakamura, N. Matsunami, N. Ohno, S. Kajita, M. Takagi, M. Tokitani, S. Masuzaki, A. Sagara and K. Nishimura
  • 雑誌名: Physica Scripta 巻: T145 ページ: 10432-10432
  • 査読あり
• [学会発表] Influence of Hydrogen Isotope Retention on Secondary Electron Emission from Carbon Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Kaneko, M.Yamagiwa, Y.Nakamura, N.Matsunami, N.Ohno, S.Kajita
  • 学会等名: IC-PLANTS2013
  • 発表場所: Center(岐阜県)
  • 年月日: 2013-02-02
• [学会発表] Study of hydrogen isotope exchange in graphite with PS-DIBA device (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura, M.Yamagiwa, T.Kaneko, N.Matsunami, N.Ohno, M.Takagi, S.Kajita, M.Tokitani, S.Masuzaki
  • 学会等名: IC-PLANTS2013
  • 発表場所: Gero Synergy Center(岐阜県)
  • 年月日: 2013-02-02
• [学会発表] Study of hydrogen isotope exchange in graphite with PS-DIBA device (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura, M.Yamagiwa, T.Kaneko, N.Matsunami, N.Ohno, M.Takagi, S.Kajita, M.Tokitani, S.Masuzaki
  • 学会等名: IC-PLANTS2013
  • 発表場所: Gero Synergy Center
• [学会発表] Influence of Hydrogen Isotope Retention on Secondary Electron Emission from Carbon Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Kaneko, M.Yamagiwa, Y.Nakamura, N.Matsunami, N.Ohno, S.Kajita
  • 学会等名: IC-PLANTS2013
  • 発表場所: Gero Synergy Center
• [学会発表] イオン照射損傷を与えたタングステン中の動的重水素吸蔵計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山際正人、中村祐貴、金子達也、遠藤博史、松波紀明、高木誠、大野哲靖、梶田信、上田良夫
  • 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)
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] プラズマ対向材への水素及び希ガスプラズマ照射下における重水素脱離挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金子達也、山際正人、中村祐貴、松波紀明、大野哲靖、梶田信
  • 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)
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] 炭素材料における水素吸蔵が二次電子放出特性に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金子達也、山際正人、中村祐貴、松波紀明、大野哲靖、梶田信
  • 学会等名: 平成 24 年度電気関係学会東海支部連合大会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学(愛知県)
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] PS-DIBA を用いたタングステンの重水素吸蔵量その場計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山際正人、中村祐貴、金子達也、松波紀明、大野哲靖 、高木誠、梶田信、時谷政行
  • 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)
  • 年月日: 2012-06-28
• [学会発表] プラズマ照射下におけるグラファイトの重水素吸蔵特性の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村祐貴、山際正人、金子達也、松波紀明、大野哲靖、高木誠、梶田信、時谷政行
  • 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)
  • 年月日: 2012-06-28
• [学会発表] Study of Hydrogen Isotopes Behavior in Carbon Based Materials with In-Situ Ion Beam Analysis under Plasma Exposure (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura, M.Yamagiwa, N.Matsunami, N.Ohno, M.Takagi, S.Kajita, M.Tokitani, S.Masuzaki
  • 学会等名: 20th International Conference on Plasma Surface Interactions in Fusion Devices(PSI2012)
  • 発表場所: Eurogress Aachen, Germany
  • 年月日: 2012-05-24
• [学会発表] プラズマ照射下におけるグラファイトの重水素吸蔵特性の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村祐貴、山際正人、金子達也、松波紀明、大野哲靖、高木誠、梶田信、時谷政行
  • 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
• [学会発表] PS-DIBAを用いたタングステンの重水素吸蔵量その場計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山際正人、中村祐貴、金子達也、松波紀明、大野哲靖、高木誠、梶田信、時谷政行
  • 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
• [学会発表] イオン照射損傷を与えたタングステン中の動的重水素吸蔵計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山際正人、中村祐貴、金子達也、遠藤博史、松波紀明、高木誠、大野哲靖、梶田信、上田良夫
  • 学会等名: プラズマ核融合学会第２９回年会
  • 発表場所: クローバプラザ（福岡県春日市）
• [学会発表] Study of Hydrogen Istotopes Behavior in Graphite with PS-DIBA Device (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura, M.Yamagiwa, N.Matsunami, N.Ohno, M.Takagi, S.Kajita, N.Tokitani, S.Masuzaki
  • 学会等名: PLASMA2011
  • 発表場所: 石川県立音楽堂(石川県)
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] PS-DIBA(Plasma Surface Dynamics with Ion Beam Analysis) device for in-stu measurement of deuterium retention under high heat flux plasma exposure (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Yamagiwa, Y.Nakamura, N.Matsunami, N.Ohno, M.Takagi, S.Masuzaki, M.Tokitani, A.Sagara
  • 学会等名: APFA2011
  • 発表場所: 桂林(中国)
  • 年月日: 2011-11-02
• [学会発表] In-situ measurement of hydrogen isotope retention using ion beam analyses during plasma exposure (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Yamagiwa, Y.Nakamura, N.Matsunami, N.Ohno, S.Kajita, M.Takagi, M.Tokitani, S.Masuzaki, A.Sagara, K.Nishimura
  • 学会等名: 13th International Workshop on Plasma-Facing Materials and Components for Fusion Applications and 1st International Conference on Fusion Energy Materials Science
  • 発表場所: ローゼンハイム(ドイツ)
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] Deuterium-retention in iron oxides under low energy D2+-plasma exposure (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Sogawa, N.Matsunami, N.Ohno, M.Tokitani, S.Masuzaki
  • 学会等名: 13th International Workshop on Plasma-Facing Materials and Components for Fusion Applications and 1st International Conference on Fusion Energy Materials Science
  • 発表場所: ローゼンハイム(ドイツ)
  • 年月日: 2011-05-11
• [学会発表] Evaluation of deuterium dynamics in materials with device of Plasma Surface dynamics with Ion Beam Analysis (PS-DIBA) (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yamagiwa, Y. Nakamura, N. Matsunami, M. Takagi, N. Ohno, S. Kajita, M. Tokitani, S. Masuzaki, A. Sagara
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: Kanazawa
• [学会発表] Study of Hydrogen Isotopes Behavior in Graphite with PS-DIBA Device (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, M. Yamagiwa, N. Matsunami, N. Ohno, M. Takagi, S. Kajita, M. Tokitani and S. Masuzaki
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: Kanazawa