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高熱流パルスプラズマー材料相互作用における重相状態と熱緩衝効果の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26400535
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 プラズマ科学
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

菊池 祐介  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00433326)

研究分担者 永田 正義  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00192237)
福本 直之  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90275305)
連携研究者 藪内 俊穀  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (20397772)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード重相構造プラズマ / 磁化プラズマガン / 高熱流パルスプラズマ / プラズマ材料相互作用 / ELM / 蒸気遮蔽効果 / プラズマガン / パルス熱負荷 / ダイバータ / タングステン
研究成果の概要

固相-液相-蒸気相―プラズマ相が狭い領域で発現する重相構造プラズマにおいて,プラズマから材料へのエネルギー伝達過程を磁化プラズマガン装置を用いて調査した。アルミニウム(Al)とタングステン(W)に同一条件で生成した高熱流ヘリウム(He)パルスプラズマを照射し,材料に吸収されるエネルギー密度,プラズマ蒸気混相の動的挙動,材料表面温度計測を行った。その結果,Heパルスプラズマの70%程度(0.44 MJ/m2)がWに吸収される一方,Alに吸収されるエネルギー密度は0.15 MJ/m2にとどまり,材料表面における蒸発潜熱,黒体放射による冷却過程以上のプラズマ熱負荷の低減を確認した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] オランダ基礎エネルギー研究所(オランダ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] オランダ基礎エネルギー研究所(オランダ)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Increase in the energy absorption of pulsed plasma by the formation of tungsten nanostructure2017

    • 著者名/発表者名
      D. Sato, N. Ohno, F. Domon, S. Kajita, Y. Kikuchi, I. Sakuma
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 57 号: 6 ページ: 066028-066028

    • DOI

      10.1088/1741-4326/aa67ad

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vapor shielding effects on energy transfer from plasma-gun generated ELM-like transient loads to material surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, I. Sakuma, Y. Asai, K. Onishi, W. Isono, T. Nakazono, M. Nakane, N. Fukumoto, M. Nagata
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: T167 ページ: 014065-014065

    • DOI

      10.1088/0031-8949/t167/1/014065

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 磁化同軸プラズマガン装置におけるCTプラズマの特性評価とパルス高熱負荷模擬試験への適用2016

    • 著者名/発表者名
      佐久間 一行、菊池 祐介、礒野 航、中園 拓実、中根 優人、福本 直之、永田 正義
    • 雑誌名

      電気学会論文誌. A

      巻: 136 号: 3 ページ: 147-154

    • DOI

      10.1541/ieejfms.136.147

    • NAID

      130005132232

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of surface damage on thermal response of tungsten monoblocks2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, H. T. Lee, Y. Ueda, M. Nagata, Y. Kikuchi, S. Suzuki, Y. Seki
    • 雑誌名

      Fusion Science and Technology

      巻: 68 号: 2 ページ: 433-437

    • DOI

      10.13182/fst15-109

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Back-Surface Temperature Measurements of Thin Tungsten Materials during Plasma-Gun Generated Pulsed Plasma Irradiation using a Fast Two-Color Pyrometer2015

    • 著者名/発表者名
      I. Sakuma, Y. Kikuchi, W. Isono, T. Nakazono, M. Nakane, N. Fukumoto, M. Nagata
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 10 号: 0 ページ: 1205089-1205089

    • DOI

      10.1585/pfr.10.1205089

    • NAID

      130005286882

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Vapor shielding studies on Al coated W materials using a magnetized coaxial plasma gun (MCPG) device2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, M. Nakane, T. Nakagawa, K. Ibano, Y. Ueda, N. Fukumoto, M. Nagata
    • 学会等名
      23rd ITPA SOL/Divertor Physics Meeting
    • 発表場所
      量子科学研究開発機構那珂核融合研究所(茨城県那珂市)
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasma-vapor mixed layer formation and its effects on energy transfer processes from ELM-like pulsed plasma heat loads to tungsten materials2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, I. Sakuma, W. Isono, T. Nakazono, M. Nakane, N. Fukumoto, M. Nagata, T.W. Morgan, K. Bystrov, K. Ibano, Y. Ueda
    • 学会等名
      22nd International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
    • 発表場所
      ローマ(イタリア)
    • 年月日
      2016-05-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Vapour shielding experiments with pulsed plasma injection2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, I. Sakuma, W. Isono, T. Nakazono, M. Nakane, N. Fukumoto, M. Nagata
    • 学会等名
      22nd ITPA SOL/Divertor Physics Meeting
    • 発表場所
      フラスカティ(イタリア)
    • 年月日
      2016-01-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速カメラと二分岐光学系を用いたパルス高熱負荷時における溶融金属温度計測2016

    • 著者名/発表者名
      菊池祐介、佐久間一行、礒野航、中園拓実、中根優人、福本直之、永田正義
    • 学会等名
      第11回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ITPA報告(Metallic PFCs under high & repeated transient heat loads)2016

    • 著者名/発表者名
      菊池祐介
    • 学会等名
      核融合エネルギーフォーラムITER・BA技術推進委員会ダイバータ研究開発加速戦略方策検討評価ワーキングループ第10回会合
    • 発表場所
      つくばイノベーション・プラザ(茨城県つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ナノ構造タングステンのパルスプラズマ応答2016

    • 著者名/発表者名
      土門 太、大野哲靖、梶田 信、菊池祐介
    • 学会等名
      平成28年電気学会A部門大会
    • 発表場所
      九州工業大学(福岡県北九州市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 磁化プラズマガンを用いたELM様パルスプラズマ照射におけるプラズマ・蒸気混合層の発光分光計測2016

    • 著者名/発表者名
      中根優人、菊池祐介、伊庭野健造,上田良夫,福本直之,永田正義
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第33回年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高熱流パルスプラズマ照射時の材料温度計測に向けた高速2色パイロメータの開発2015

    • 著者名/発表者名
      礒野航,菊池祐介,佐久間一行,中園拓実,中根優人,福本直之,永田正義
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第32回年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 多視線・高時間分解分光計測システムの開発と高熱流パルスプラズマ・蒸気層相互作用実験への適用2015

    • 著者名/発表者名
      中園拓実,菊池祐介,佐久間一行,礒野航,中根優人,福本直之,永田正義
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第32回年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノ構造タングステンへのプラズマ熱パルス印加時の電位計測2015

    • 著者名/発表者名
      土門太,佐藤大介,大野哲靖,梶田信,菊池祐介,佐久間一行
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第32回年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 定常・パルスプラズマ複合照射におけるAlコーティングWへの動的流入過程の解明2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤大介,土門太,大野哲靖,梶田信,菊池祐介,佐久間一行,中園拓実
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第32回年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Pilot-PSI装置における定常・パルス複合プラズマ照射によるAl被覆W材料の蒸気層形成実験2015

    • 著者名/発表者名
      佐久間一行,菊池祐介,Thomas W. Morgan,Kirill Bystrov,伊庭野建造,上田良夫
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第32回年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁化同軸プラズマガン装置におけるイオンドップラー分光計測2015

    • 著者名/発表者名
      中根 優人,菊池 祐介,佐久間 一行 ,礒野 航,中園 拓実,福本直之,永田正義
    • 学会等名
      平成27年電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      摂南大学(大阪府寝屋川市)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 高熱流定常・パルスプラズマ照射時の金属材・プラズマ間相互作用の解明2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤大介, 土門太, 大野哲靖, 梶田信, 菊池祐介, 佐久間一行
    • 学会等名
      平成27年日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁化プラズマガンを用いたELM様パルスプラズマ照射実験の進展2015

    • 著者名/発表者名
      菊池祐介、佐久間一行、礒野航、中園拓実、中根優人、福本直之、永田正義
    • 学会等名
      筑波大学プラズマ研究センターシンポジウム・平成27年度合同会合
    • 発表場所
      つくばサイエンス・インフォメーションセンター(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Vapour formation experiment on Al samples in Pilot-PSI2015

    • 著者名/発表者名
      I. Sakuma, Y. Kikuchi, T. Morgan, K. Bystrov, K. Ibano, Y. Ueda
    • 学会等名
      21st ITPA SOL/Divertor Physics Meeting
    • 発表場所
      プリンストン(アメリカ)
    • 年月日
      2015-06-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vapor shielding effects on tungsten surface damage exposed to plasma-gun generated ELM-like transient loads2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, I. Sakuma, Y. Asai, K. Onishi, W. Isono, T. Nakazono, M. Nakane, D. Sato, F. Domon, N. Ohno, N. Fukumoto, M. Nagata
    • 学会等名
      15th International Conference on Plasma Facing Materials & Components for Fusion Applications
    • 発表場所
      エクサンプロヴァンス(フランス)
    • 年月日
      2015-05-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic behavior of the floating potential of tungsten sample in steady state plasma in response to plasmoid irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      D. Sato, N. Ohno, F. Domon, S. Kajita, Y. Kikuchi, I. Sakuma
    • 学会等名
      ISPlasma2015 / IC-PLANTS2015
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-31
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁化プラズマガンにおけるカロリーメータを用いたELM模擬高熱流パルスプラズマの熱流計測2014

    • 著者名/発表者名
      大西晃司、菊池祐介、佐久間一行、浅井康博、礒野航、中園拓実、福本直之、永田正義
    • 学会等名
      平成26年度第2回「境界領域プラズマ挙動の理解とその制御」研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所(岐阜県土岐市)
    • 年月日
      2014-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁化プラズマガンを用いたELM様パルスプラズマ照射時におけるプラズマー材料相互作用の分光計測2014

    • 著者名/発表者名
      浅井康博、菊池祐介、佐久間一行、大西晃司、礒野航、中園拓実、福本直之、永田正義
    • 学会等名
      平成26年度第2回「境界領域プラズマ挙動の理解とその制御」研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所(岐阜県土岐市)
    • 年月日
      2014-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 多チャンネル分光を用いたプラズマ発光トモグラフィ計測技術の開発2014

    • 著者名/発表者名
      中園拓実,菊池祐介,佐久間一行,浅井康博,大西晃司,礒野航,福本直之,永田正義
    • 学会等名
      平成26年電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      奈良先端科学技術大学院大学(奈良県生駒市)
    • 年月日
      2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 高熱流パルスプラズマ照射実験における材料温度計測に向けた高速パイロメータの開発2014

    • 著者名/発表者名
      礒野航,菊池祐介,佐久間一行,浅井康博,大西晃司,中園拓実,福本直之,永田正義
    • 学会等名
      平成26年電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      奈良先端科学技術大学院大学(奈良県生駒市)
    • 年月日
      2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Experimental investigation of vapor shielding effects on fusionreactormaterials using the double plasma gun device2014

    • 著者名/発表者名
      I. Sakuma, Y. Kikuchi, Y. Asai, K. Onishi, W. Isono, T. Nakazono, N. Fukumoto, M. Nagata
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Spectroscopic Studies of Plasma-Material Interaction under ELM-like Pulse Plasma Loads2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Asai, Y. Kikuchi, I. Sakuma, K. Onishi, W. Isono, T. Nakazono, N. Fukumoto, M. Nagata
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Measurements of ELM-Like Pulse Plasma Heat Flux Using a Calorimeter in a Magnetized Coaxial Plasma Gun2014

    • 著者名/発表者名
      K. Onishi, Y. Kikuchi, I. Sakuma, Y. Asai, W. Isono, T. Nakazono, N. Fukumoto, M. Nagata
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Non-Equilibrium and Extreme State Plasma -Experimental study of heat loads and damage to materials2014

    • 著者名/発表者名
      D. Sato, N. Ohno, S. Kajita, Y. Kikuchi, and I. Sakuma
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of surface damage of tungsten on thermal response to pulsed heat2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, Y. Ueda, H. T. Lee, M. Nagata, Y. Kikuchi, S. Suzuki, Y. Seki
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] High-Energy-Density Plasma Generation by a Plasma Merging Technique in the Double Plasma Gun Device2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, I. Sakuma, Y. Asai, K. Onishi, W. Isono, T. Nakazono, M. Nakane, N. Fukumoto, M. Nagata
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Surface Damage on Thermal Reaction of Tungsten Monoblock2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, Y. Ueda, H. T. Lee, M. Nagata, Y. Kikuchi, S. Suzuki, Y. Seki
    • 学会等名
      21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy (TOFE)
    • 発表場所
      アナハイム(アメリカ)
    • 年月日
      2014-11-09 – 2014-11-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Dual plasma gun experiments for the study of vapor shielding2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, I. Sakuma, Y. Asai, K. Onishi, W. Isono, T. Nakazono, M. Nakane, D. Sato, F. Domon, N. Ohno,
    • 学会等名
      20th ITPA SOL/Divertor Physics Meeting
    • 発表場所
      プラハ(チェコ)
    • 年月日
      2014-10-20 – 2014-10-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ダブルプラズマガン装置におけるELM様プラズマを用いた蒸気遮蔽効果の検証実験2014

    • 著者名/発表者名
      佐久間一行、菊池祐介、浅井康博、大西晃司、礒野航、中園拓実、福本直之、永田正義
    • 学会等名
      平成26年度第1回「境界領域プラズマ挙動の理解とその制御」研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所(岐阜県土岐市)
    • 年月日
      2014-08-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ダブルプラズマガン装置における蒸気遮蔽効果の検証実験2014

    • 著者名/発表者名
      佐久間一行、菊池祐介、浅井康博、大西晃司、礒野航、中園拓実、福本直之、永田正義
    • 学会等名
      筑波大学プラズマ研究センターシンポジウム・平成26年度合同会合
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2014-07-31
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスプラズマによるベーパーシールド実験2014

    • 著者名/発表者名
      佐久間一行、菊池祐介、浅井康博、大西晃司、礒野航、中園拓実、福本直之、永田正義
    • 学会等名
      Wの溶融とプラズマ相互作用に関する研究会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2014-07-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Surface modifications on toughened, fine-grained, recrystallized tungsten with repetitive ELM-like pulsed plasma irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, I. Sakuma, Y. Kitagawa, Y. Asai, K. Onishi, N. Fukumoto, M. Nagata, Y. Ueda, H. Kurishita
    • 学会等名
      21st International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
    • 発表場所
      石川県立音楽堂(石川県金沢市)
    • 年月日
      2014-05-26 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Experimental investigation of vapor shielding effects induced by ELM-like pulsed plasma loads using the double plasma gun device2014

    • 著者名/発表者名
      I. Sakuma, Y. Kikuchi, Y. Kitagawa, Y. Asai, K. Onishi, N. Fukumoto, M. Nagata
    • 学会等名
      21st International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
    • 発表場所
      石川県立音楽堂(石川県金沢市)
    • 年月日
      2014-05-26 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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