プラズマ対向材料のその場診断手法の開発と最適化

• 研究課題/領域番号: 25630420
• 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: 島根大学
• 研究代表者: 宮本 光貴 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (80379693)
• 研究分担者: 時谷 政行 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30455208) ; 舩木 修平 島根大学, 総合理工学研究科, 助教 (00602880)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: プラズマ・壁相互作用 / 表面分析 / 照射損傷 / 不純物堆積 / 透明導電膜 / 微細組織 / ＬＨＤ / LHD / 光反射率スペクトル / インピーダンス / プラズマ表面相互作用

研究成果の概要

本研究では，核融合炉におけるプラズマ対向材料の表面近傍の損傷程度と不純物堆積量を炉内でも簡便に評価するその場診断手法を開発し最適化することを目指した．
実験室規模での基礎実験から，試料表面の光反射率変化を損傷の程度や不純物堆積層形成量と対応付けて整理した．また，大型のプラズマ閉じ込め装置内で適応性を検証するために，LHDにおいて光反射率スペクトルの実時間測定を行い，実機環境下においても光学測定が有効な診断手法となることを示した．さらに，透明導電膜を用いた光学・電気的特性変化の測定や，高周波電源を用いたインピーダンス測定を相補的に用いることで，より精度の高いその場診断手法になり得ることを示した．

研究成果

• [雑誌論文] Ellipsometric and electron spectroscopic study of degradation of optical properties in Mo mirror irradiated with deuterium and/or helium ions (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ono, M. Miyamoto, S. Hasuike, T. Nakano, H. Kurata
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 463 ページ: 952-955
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.12.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preliminary Examination of Reflection Coefficient Measurement of RGB Lights on the First Wall in LHD (2015)
  • 著者名/発表者名: Gen MOTOJIMA, Naoaki YOSHIDA, Takanori MURASE, Hirohiko TANAKA, Suguru MASUZAKI, Ryuichi SAKAMOTO, Masayuki TOKITANI, Kenji MATSUMOTO, Mitsutaka MIYAMOTO, Miyuki YAJIMA, Mizuki SAKAMOTO, Hiroshi YAMADA, Tomohiro MORISAKI and LHD Experiment Group
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 10 号: 0 ページ: 1202074-1202074
  • DOI: 10.1585/pfr.10.1202074
  • NAID: 130005286820
  • ISSN: 1880-6821
• [雑誌論文] Crystal orientation dependence of surface modification in molybdenum mirror irradiated with helium ions (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, H. Takaoka, K. Ono, S. Morito, N. Yoshida, H. Watanabe, A. Sagara
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 452 号: 1-3 ページ: 297-300
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.06.030
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Systematic investigation of the formation behavior of helium bubbles in tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, S. Mikami, H. Nagashima, N. Iijima, D. Nishijima, R.P. Doerner, N. Yoshida, H. Watanabe, Y. Ueda, A. Sagara
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: - ページ: 333-336
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.10.098
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In situ transmission electron microscope observation of the formation of fuzzy structures on tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, T. Watanabe, H. Nagashima, D. Nishijima, R.P. Doerner, S.I. Krasheninnikov, A. Sagara and N. Yoshida
  • 雑誌名: Physica Scripta 巻: T159 ページ: 014028-014028
  • DOI: 10.1088/0031-8949/2014/t159/014028
  • 査読あり
• [学会発表] RF-MS法で作製したZnO系透明導電膜における結晶性の基板位置依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 正力 幹也，杉浦 怜，舩木 修平，山田 容士
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 短時間アニールによるZnO系導電膜の低抵抗化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉浦 怜，宮尾 信行，正力 幹也，舩木 修平，山田 容士
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] LHD ヘリウム長時間放電におけるプラズマ壁相互作用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 時谷政行，笠原寛史，吉村泰夫，本島 厳，庄司 主，増崎 貴，宮本光貴，上田良夫，坂本隆一，坂本瑞樹，吉田直亮，武藤 敬，LHD実験グループ
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会 年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] LHD における堆積層分布評価に向けた第一壁色測定解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本島厳，吉田直亮，増崎貴，坂本隆一，時谷政行，田中宏彦，村瀬尊則，永田大介，松本謙司，宮本光貴，矢嶋美幸，坂本瑞樹，山田弘司，森崎友宏，LHD experiment group
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会 年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] Application of Optical Reflectivity Measurements to Diagnostics for Plasma Facing Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, M. Yamamoto, T. Akiyama, N. Yoshida, M. Tokitani, A Sagara
  • 学会等名: 17th International Conference on Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: Aachen, Germany
  • 年月日: 2015-10-11
  • 国際学会
• [学会発表] Diagnostics of surface modification in plasma facing materials using optical property measurements (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, M. Yamamoto, N. Yoshida, T. Akiyama, M. Tokitani, A Sagara
  • 学会等名: 15th International Conference on Plasma Facing Materials and Components for Fusion Applications
  • 発表場所: AixenProvence, France
  • 年月日: 2015-05-19
  • 国際学会
• [学会発表] スパッタリング法によるAZO膜の電気特性に与える投入電力の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 正力 幹也，井上 創太，菊池 大樹，杉浦 怜，舩木 修平，山田 容士
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: （平塚）東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 低エネルギーヘリウムイオン照射下における金属ミラー材の反射率スペクトルのその場測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中徳人，山口貴教，宮本光貴，秋山毅，相良明男
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: （新潟）朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] In-situ TEM observation of the microstructural damage in tungsten under He ion irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto
  • 学会等名: 12th Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering
  • 発表場所: （静岡）あざれあ
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] NTO/GZO積層膜の電気特性の面内分布と真空アニール効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池 大樹，井上 創太，舩木 修平，山田 容士
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: （札幌）北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Systematic investigation of the formation behavior of helium bubbles in tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, S. Mikami, H. Nagashima, D. Nishijima, R.P. Doerner, N. Yoshida, H. Watanabe, Y. Ueda, A. Sagara
  • 学会等名: 21st International Conference on Plasma Surface Interactions
  • 発表場所: （金沢）石川県立音楽堂
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
• [学会発表] タングステンナノ構造形成過程の電子顕微鏡その場観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮本光貴
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: (神奈川)東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] Diagnostics of surface modification in plasma facing materials using optical property measurements (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, M. Miyamoto, N. Yoshida, M. Tokitani, A Sagara, Y. Hatano
  • 学会等名: 16th International Conference on Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: (Beijing, China) Capital Hotel Beijing
• [学会発表] 光学測定を用いたプラズマ対向材料の表面診断 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本将寛，宮本光貴，吉田直亮，時谷政行，秋山毅志，相良明男
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • 発表場所: (東京)東京工業大学大岡山キャンパス
• [学会発表] タングステンナノ構造形成過程のTEMその場観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永島 光, 宮本 光貴, 相良 明男, 吉田 直亮, Sergei Krasheninnikov, Russ Doerner
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • 発表場所: (東京)東京工業大学大岡山キャンパス