実機プラズマ対向材料の表面変質が定常長時間放電に及ぼす影響の解明

• 研究課題/領域番号: 26420857
• 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: 核融合学
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 時谷 政行 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30455208)
• 研究分担者: 宮本 光貴 島根大学, 総合理工学研究科, 准教授 (80379693) ; 笠原 寛史 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (50435517) ; 吉村 泰夫 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (90300730)
• 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: プラズマ・壁相互作用 / プラズマ核融合 / 電子顕微鏡 / プラズマ・核融合

研究成果の概要

材料照射実験とその後の先進的ナノ加工技術による微細構造解析，吸蔵ガス原子の定量評価法を併用し，大型ヘリカル装置(LHD)のプラズマ対向材料の表面変質が定常長時間放電に及ぼす影響の解明を行った．
結果より，「1.ヘリウム照射による損傷形成」と「2.Mixed-material堆積層の形成」が「(1)壁排気の動的変化による密度制御の不安定化」および「(2) 突発的な不純物混入によるプラズマ放電の停止」を招き，長時間放電を妨げていることが示された．対向材料に2種類以上の材料を使用しないこと．また，スパッタリング損耗を受け難い材料を使用することが，(1)と(2)双方の課題への解決手段と考えられる．

研究成果

• [雑誌論文] Initial growth phase of W-fuzz formation in ultra-long pulse helium discharge in LHD (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, S. Masuzaki, H. Kasahara, Y. Yoshimura, R. Sakamoto, N. Yoshida, Y. Ueda , T. Mutoh, LHD Experiment Group , S. Nagata
  • 雑誌名: Nuclear Materials and Energy 巻: 印刷中 ページ: 1358-1362
  • DOI: 10.1016/j.nme.2016.11.023
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Progress of Steady State Operation Using RF Heating in the LHD (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshimura, H. Kasahara, S. Kamio, M. Tokitani, R. Sakamoto, Y. Ueda, S. Kubo, T. Shimozuma, H. Igami, H. Takahashi, T.I. Tsujimura, R. Makino, T. Seki, K. Saito, R. Seki, T. Akiyama, N. Ashikawa, S. Masuzaki, G. Motojima, M. Shoji, C. Suzuki, H. Tanaka, K. Tanaka, T. Tokuzawa, I. Yamada, H. Yamada, T. Mutoh et al.
  • 雑誌名: Proceedings of IAEA FEC 2016 巻: -
• [雑誌論文] Progress of long pulse discharges by ECH in LHD (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshimura, H. Kasahara, M. Tokitani, R. Sakamoto, Y. Ueda, S. Ito, K. Okada, S. Kubo, T. Shimozuma, H. Igami, H. Takahashi, T.I. Tsujimura, R. Makino, S. Kobayashi, Y. Mizuno, T. Akiyama, N. Ashikawa, S. Masuzaki, G. Motojima, M. Shoji, C. Suzuki, H. Tanaka, K. Tanaka, T. Tokuzawa, H. Tsuchiya, I. Yamada et al.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 56 号: 4 ページ: 046005-046005
  • DOI: 10.1088/0029-5515/56/4/046005
  • NAID: 120007176996
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plasma wall interaction in long-pulse helium discharge in LHD - Microscopic modification of the wall surface and its impacton particle balance and impurity generation (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, H. Kasahara, S. Masuzaki, G. Motojima, M. Shoji, Y. Ueda, N. Yoshida, Y. Yoshimura, K. Nagasaki, N. Ashikawa, T. Mutoh, H. Yamada, LHD Experiment Group, S. Nagata
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 463 ページ: 91-98
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.12.062
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Progress of Steady State Operation Using RF Heating in the LHD (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshimura, H. Kasahara, S. Kamio, M. Tokitani, R. Sakamoto, Y. Ueda, S. Kubo, T. Shimozuma, H. Igami, H. Takahashi, T.I. Tsujimura, R. Makino, T. Seki, K. Saito, R. Seki, T. Akiyama, N. Ashikawa, S. Masuzaki, G. Motojima, M. Shoji, C. Suzuki, H. Tanaka, K. Tanaka, T. Tokuzawa, I. Yamada, H. Yamada, T. Mutoh et al.
  • 学会等名: 26th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Tungsten fiberform nanostructure (W-fuzz) formation in ultra-long pulse helium discharge in LHD (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, S. Masuzaki, H. Kasahara, Y. Yoshimura, R. Sakamoto, N. Yoshida, Y. Ueda , T. Mutoh, LHD Experiment Group , S. Nagata
  • 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] 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
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] Microscopic modification of wall surface by helium bombardment and mixed-materialdeposition layer during a long pulse discharge in LHD ~its impact on steady state plasma operation~ (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, H. Kasahara, Y. Yoshimura, G. Motojima, R. Sakamoto, S. Masuzaki, Y. Ueda, K. Nagasaki, M. Shoji, T. Mutoh, H. Yamada, Y. Takeiri, LHD experiment group
  • 学会等名: 8th IAEA Technical Meeting on "Steady State Operations of Magnetic Fusion Devices"
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2015-05-26 – 2015-05-29
• [学会発表] Microscopic modification of wall surface by helium bombardment and mixed-material deposition layer during a long pulse discharge in LHD ~its impact on steady state plasma operation~ (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, H. Kasahara, Y. Yoshimura, G. Motojima, R. Sakamoto, S. Masuzaki, Y. Ueda, K. Nagasaki, M. Shoji, T. Mutoh, H. Yamada, Y. Takeiri, LHD experiment group
  • 学会等名: 8th IAEA Technical Meeting on Steady State Operation of Magnetic Fusion Devices
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会
• [学会発表] Progress of Long Pulse Discharges by ECH in LHD (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshimura, H. Kasahara, M. Tokitani, R. Sakamoto, Y. Ueda, S. Ito, K. Okada, S. Kubo, T. Shimozuma, H. Igami, H. Takahashi, T. Ii, S. Kobayashi, Y. Mizuno, T. Akiyama, N. Ashikawa, S. Masuzaki, G. Motojima, M. Shoji, C. Suzuki, H. Tanaka, K. Tanaka, T. Tokuzawa, H. Tsuchiya, I. Yamada, R. Makino et al.
  • 学会等名: 8th IAEA Technical Meeting on Steady State Operation of Magnetic Fusion Devices
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会
• [学会発表] Microscopic modification of wall surface by helium bombardment and mixed-material deposition during long pulse discharges in LHD and its impact on the long pulse plasma operation (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, H. Kasahara, S. Masuzaki, G. Motojima, M. Shoji, Y. Ueda, N. Yoshida, Y. Yoshimura, K. Nagasaki, N. Ashikawa, T. Mutoh, H. Yamada, LHD experiment group, S. Nagata
  • 学会等名: 12th Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering
  • 発表場所: Shizuoka, Japan
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Plasma wall interaction in long pulse helium discharge in LHD ~Microscopic modification of wall surface and its impact on particle balance and impurity generation~ (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, H. Kasahara, S. Masuzaki, G. Motojima, M. Shoji, Y. Ueda, N. Yoshida, Y. Yoshimura, K. Nagasaki, N. Ashikawa, T. Mutoh, H. Yamada, LHD experiment group, S. Nagata
  • 学会等名: 21st International Conference on Plasma Surface Interactions 2014
  • 発表場所: Kanazawa Ishikawa, Japan
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
  • 招待講演