| 研究課題/領域番号 |
09358010
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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, 大学院・工学系研究科, 教授 (30011076)
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| 研究分担者 |
中村 和幸 日本原子力研究所, 核融合工学部, 副主任研究員
小原 祥裕 日本原子力研究所, 材料研究部, 主任研究員
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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| キーワード | プラズマ排気 / 排ガス精製 / ニオブ / 超透過 / 原子状ビーム / プラズマ-材料相互作用 / 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、イオン、原子状ビーム、あるいはプラズマによる照射系、ならびに超透過膜を用いた透過プローブを構成単位とする模擬実験システムを製作し、プラズマ排ガスを模擬する水素同位体ビームをプローブの上流側より注入し、水素同位体の透過率の評価を行う。さらに、高粒子負荷下、あるいは複数の照射粒子存在下での挙動に関する実験を行い、核融合炉で想定される環境下での超透過膜の適用性を評価することを目的としている。
原子ビーム照射装置を製作し真空容器に組み込んだ。試料表面での原子フラックスは10^<17>Hm^<-2>s^<-1>程度と評価され、当初の目標より2桁程度低いものとなった。しかし、これは、照射装置を組み込んだ既設実験装置の幾何学的構造、さらには、差動排気のためにビーム輸送距離を長くとらざるを得なかったこと、などから止むを得ないものであった。さらに、試料表面のスパッター洗浄のためのイオン銃、ならびに、差動排気系の整備を行った。
原子状重水素ビームによる金属膜透過速度に関する測定を行った。試料は水素に対して超透過を呈するとされるニオブ(Nb)の薄膜を用いた。重水素透過速度は、四重極質量分析計により、試料温度の関数として測定した。その結果、重水素透過速度は、温度とともに増加し、高温領域ではその値が飽和する傾向にあることが分かった。入射フラックスに対する透過速度の割合は、分析計の較正を行っていないため、絶対値としては評価できていない。しかし、定性的にはその挙動はイオン注入を行った場合と良く似ており、それとの類似性から、透過速度が高温で飽和するのは、透過が両表面での水素再結合で律速されるためであると考えられた。
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