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JETのトリチウム燃焼実験でダイバータグラファイトの再付着現象に関わるトリチウム挙動の解明が問題提起されて以来、主としてグラファイトの移行について材料学の観点からの検討が進められようとしているが、トリチウムの挙動を化学工学的反応工学の観点より実験的、解析的に追跡しようと言う研究は行われていない。本申請研究ではトリチウムRFプラズマをグラファイト面に照射し、種々の条件下で発生、堆積するグラファイト粒子中や低温度面への再付着層中のトリチウム量を測定することからトリチウム取り込み機構を解析する。
本年度は先ずグラファイトの質量移行実験を行うための高周波プラズマ反応実験装置を製作した。予備実験で良好な水素プラズマを得ることが出来た。また、等方性グラファイトに水素プラズマを照射し、ガラス表面に質量移行したグラファイトをSEM観察した所ごく薄膜の再付着層はSEMの分解能範囲で一様であった。
同時に等方性グラファイトやC/C複合体表面での気相中の水素分子と表面に捕捉されたトリチウム間の同位体交換反応(筆者等の命名による同位体交換反応1)の反応速度を定量した。既に測定済みのステンレス鋼やアルミニウム、銅等の金属表面、またはLi セラミック固体増殖材表面では同位体交換反応速度に同位体効果が認められなかったのに対し、今回測定したグラファイト表面では顕著な同位体効果が測定された。
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