| 研究課題/領域番号 |
07458111
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
核融合学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
山脇 道夫 東京大学, 工学部, 教授 (30011076)
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| 研究分担者 |
小野 双葉 東京大学, 工学部, 助手 (00011198)
山口 憲司 東京大学, 工学部, 助教授 (50210357)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| キーワード | プラズマ-材料相互作用 / 表面原子層 / ニオブ / モリブデン / チタン合金 / 超透過 / 核融合粒子制御 / 核融合炉燃料サイクル |
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| 研究概要 |
本研究では、超透過に代表される水素同位体-材料相互作用の機構を、表面原子層組成との関連において明らかにすることを目的としている。さらに、得られた知見をもとに、核融合粒子制御にとって有効な表面組成制御法を実験的に検証することを目指している。
まず、核融合粒子のマスバランスの定量的評価を目的として、既設の照射装置の改良を行い、入射エネルギーが数keVから100eVまでの範囲で十分なフラックスを有するイオンビームの照射、及び、上流側への再放出と下流側への透過の同時測定が可能となった。このような体系により、超透過を呈するとされるニオブ(Nb)や、低放射化材料として注目されるTi-6Al-4V合金を対象に、重水素イオンビーム照射実験を行い、入射重水素イオンフラックスに対する重水素透過フラックスの割合、ならびに、照射後昇温脱離法により、入射エネルギー150-1500eV/Dの範囲での粒子反射係数(R_N)を評価した。
Nbの場合、透過の割合は約0.1となった。しかも、重水素の透過中下流側表面をアルゴンイオンで照射したところ、数倍以上透過フラックスが増大することを見出した。一方、Ti合金では、約0.2という結果を得た。また、表面分析の結果、試料の表面には、イオウ(S)や炭素(C)により被覆されていることが分かった。これらの存在はR_Nを減少させると考えられるが、実験による検証が今後の課題として残った。
さらに、表面不純物組成が制御された条件下で、重水素イオン注入に伴うMoからの重水素の透過ならびに反射実験を行い、同様の条件下で得られたNbの結果と比較した。その結果、定常重水素透過の温度依存性より、MoとNbでは、透過の律速段階が異なることが明らかとなった。また、昇温脱離法を用いて得られた粒子反射係数は、Mo、Nbとも概ね理論的評価の結果と近い値が得られたが、前者では過小評価、後者では過大評価となった。
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