ベリリウム共存下におけるプラズマ・壁相互作用

• 研究課題/領域番号: 25709086
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 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)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2013年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
• キーワード: プラズマ表面相互作用 / ベリリウム / 微細組織 / 電子顕微鏡 / 水素保持特性 / 照射損傷 / プラズマ・壁相互作用

研究成果の概要

現在建設が進む国際熱核融合実験炉(ITER)では，プラズマ対向材料としてベリリウムの使用が予定されているが，ベリリウムに関するプラズマ-材料相互作用(PSI)については，その取り扱い上の問題から実験的研究が遅れている．本研究では，まずベリリウムを安全に取り扱うことができるシステムを構築し，ベリリウム共存下でのPSI 研究に焦点を絞り，ベリリウムへのイオン照射やベリリウム混合高密度プラズマによる材料照射実験を行った．これまで指摘されてきたヘリウムに加え，プラズマ中へのベリリウムの混入が，プラズマ対向材料表面の水素リサイクリング挙動や損傷組織発達過程に支配的な影響を持つことが明らかになった．

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)
• [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)
• [雑誌論文] Reactivity and deuterium retention properties of titanium-beryllium intermetallic compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Jae-Hwan Kim, Mitsutaka Miyamoto, Yuta Hujii, Masaru Nakamichi
  • 雑誌名: Intermetallics 巻: 82 ページ: 20-25
  • DOI: 10.1016/j.intermet.2016.11.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microstructure and deuterium retention of beryllium co-deposition layer formed under high density plasma exposure (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, D. Nishijima, M.J. Baldwin, R.P. Doerner, A. Sagara
  • 雑誌名: Nuclear Materials and Energy 巻: 印刷中 ページ: 633-637
  • DOI: 10.1016/j.nme.2017.02.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrogen retention behavior of beryllides as advanced neutron multipliers (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujii, M. Miyamoto, Jae-Hwan Kim, M. Nakamichi, N. Murayoshi, H. Iwakiri
  • 雑誌名: Nuclear Materials and Energy 巻: 9 ページ: 233-236
  • DOI: 10.1016/j.nme.2016.03.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication and characterization of advanced neutron multipliers for DEMO blanket (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamichi, J.-H. Kim and M. Miyamoto
  • 雑誌名: Nuclear Materials and Energy 巻: 9 ページ: 55-58
  • DOI: 10.1016/j.nme.2016.07.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of temperature on microstructures and retention properties in tungsten exposed to D + He + Be mixture plasmas in PISCES (2015)
  • 著者名/発表者名: Iijima, N., Miyamoto, M., Nishijima, D., Baldwin, M.J., Doerner, R.P., Ueda, Y., Sagara, A., Hoschen, T.
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 463 ページ: 979-982
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.10.099
  • 査読あり / 国際共著
• [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] Release of deuterium from irradiation damage in Fe-9Cr-2W ferritic alloy irradiated with deuterium ions (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ono, M. Miyamoto, F. Kudo
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 452 号: 1-3 ページ: 46-50
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.04.043
  • 査読あり
• [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
• [雑誌論文] D-He-Be混合プラズマ環境下でのタングステンの微細組織と重水素保持特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本光貴，西島大輔，M.J. Baldwin，R.P. Doerner，上田良夫，栗下裕明，吉田直亮，相良明男
  • 雑誌名: プラズマ･核融合学会誌 巻: 89 ページ: 335-340
  • NAID: 110009612747
  • 査読あり
• [学会発表] 高密度プラズマ照射によるベリリウムの表面特性変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮本光貴, 西島大輔, M.J. Baldwin, R.P. Doerner, 増崎 貴
  • 学会等名: 第33回 プラズマ・核融合学会 年会
  • 発表場所: 仙台（東北大学青葉山キャンパス）
  • 年月日: 2016-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] Microstructure and deuterium retention of beryllium co-deposition layer formed under high density plasma exposure (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, D. Nishijima, M.J. Baldwin, R.P. Doerner, A. Sagara
  • 学会等名: 22nd International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2016-05-30
  • 国際学会
• [学会発表] 先進中性子増倍材料としてのベリリウム金属間化合物における水素保持挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤井悠太，宮本光貴，金 宰煥，中道 勝，岩切宏友
  • 学会等名: 日本原子力学会2016年春の年会
  • 発表場所: 仙台（東北大学川内キャンパス）
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] 高密度プラズマ照射下で形成したBe堆積層の微細組織と その水素保持特性への影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮本光貴, 三上 聡, 西島大輔, M.J. Baldwin, R.P. Doerner, 上田良夫, 相良明男
  • 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（名古屋大学東山キャンパス・豊田講堂）
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] いくつかの金属材料におけるナノ構造形成過程のその場観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 永島 光, 宮本光貴, 時谷政行, 相良明男, 吉田直亮
  • 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（名古屋大学東山キャンパス・豊田講堂）
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] Hydrogen retention behavior of beryllides as advanced neutron multipliers (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujii, M. Miyamoto, Jae-Hwan Kim, M. Nakamichi, N. Murayoshi, H. Iwakiri
  • 学会等名: 17th International Conference on Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: Aachen, Germany
  • 年月日: 2015-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] タングステン中のヘリウムバブル形成挙動の系統的観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三上聡, 飯島信行, 原田遼太, 宮本光貴, 西島大輔, R.P. Doerner, 吉田直亮, 渡辺英雄
  • 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] 先進中性子増倍材料としてのベリライド微小球の重水素水素保持挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井悠太, 竹下隼人，宮本光貴, 中道勝, 岩切宏友
  • 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] 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] Effect of temperature on microstructures and retention properties in tungsten exposed to D + He + Be mixture plasmas in PISCES (2014)
  • 著者名/発表者名: N. IIjima, M. Miyamoto, D. Nishijima, M.J. Baldwin, R.P. Doerner, Y. Ueda, A. Sagara, T. Höschene
  • 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] In-situ TEM observation of the formation of fuzzy structures on tungsten (2013)
  • 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
  • 学会等名: 14th International Conference on Plasma-Facing Materials and Components for Fusion Applications
  • 発表場所: Juelich, Germany
• [学会発表] D-He-Be混合プラズマを照射したタングステンの 表面特性に与える照射温度の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯島信行，宮本光貴，西島大輔，Matthew Baldwin，Russ Doerner，上田良夫，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
• [学会発表] Crystal orientation dependence of surface modification in molybdenum mirror irradiated with helium ions (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, H. Takaoka, K. Ono, S. Morito, N. Yoshida, H. Watanabe, A Sagara
  • 学会等名: 16th International Conference on Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: Beijing, China