核融合炉第一壁における水素リサイクリングとトリチウムリテンション

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480134
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 田辺 哲朗 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 教授 (00029331)
• 研究分担者: 和田 元 同志社大学, 工学部, 教授 (30201263) ; 大宅 薫 徳島大学, 工学部, 教授 (10108855) ; 奥野 健二 静岡大学, 理学部, 教授 (80293596) ; 武藤 俊介 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助教授 (20209985) ; 大後 忠志 福岡教育大学, 教育学部, 教授 (70160463)
• キーワード: 核融合炉第1壁 / ダイバータ / 水素リサイクリング / トリチウムリテンション / プラズマ・壁相互作用 / 水素再放出

研究概要

本研究は核融合炉第一壁における水素リサイクリングおよびトリチウムリテンションの解明を、世界中でそのために最も適した人材と装置を有機的に結合させて、企てるものである。これにより国際熱核融合炉(ITER)等の実際の核融合炉におけるトリチウム使用量を評価し、最適な燃料供給と排気、そしてトリチウムに関連する安全性への設計指針を与えることを目的としている。
今年度の成果をまとめると以下の通りである。
(1)JT-60Uのプラズマ対向壁として利用され、D-D放電にさらされた炭素材タイルに蓄積されたトリチウムのイメージングプレート(IP)による測定に成功した。
(2)その結果、トリチウム濃度は、ダイバータドーム付近、外側および内側バッフル板、第1壁の水平部分で高いことが見出された。
(3)これはD-D放電で生成されたトリチウムは1MeVという高いエネルギーを持つため、プラズマ中に十分閉じ込められず、熱化される前に壁に打ち込まれるためであり、高速のトリチウムのプラズマ中での軌道を計算することの出来るOFMCコードにより予測されるトリチウムの挙動とほぼ一致していた。
(4)しかし、JT-60Uのダイバータはプラズマからの熱負荷により、特にダイバータの足の部分では1000℃を越える事があり、いったん打ち込まれたトリチウムが放出されるため、その蓄積が少ない。
(5)D-T放電が行われているJETのプラズマ対向壁に使用された炭素材タイルについてもIPによるトリチウム分布の計測に成功した。この場合、タイルの蓄積トリチウム量非常に多い(高いところでは1MBq/cm^2を越す放射能が検出された)ので、IPの測定に新たな工夫を加える事によりはじめて可能となった。

研究成果

• [文献書誌] T.Tanabe, K.Miyasaka, K.Masaaki他2名: "Application of imaging plate technique fro determination of tritium distribution on graphics tiles of JT-60U"J. Nucl. Mater. (Proc. ICFRM-10). 307-311. 1441-1445 (2002)
• [文献書誌] K.Ohya, T.Hirai, T.Tanabe他8名: "Simulation of hydrogen and hydrocarbon release from W-Ta and W-C twin limiters in TEXTOR edge plasmas test"Journal of Nuclear Materials. 313-316. 571-575 (2003)
• [文献書誌] T.Tanabe, K.Miyasak, K.Sugiyama他3名: "Surface distribution of tritium on graphite tiles of divertor area in JT-60U, Proc. Intern. Conf. Tritium"Fusion Science & Technol. 41. 877-881 (2002)
• [文献書誌] T.Tanabe, K.Miyasaka, T.Saze他4名: "Surface, Tritium detection by imaging plate technique Proc. Intern, Conf. Tritium"Fusion Science & Technol. 41. 528-531 (2002)
• [文献書誌] T.Tanabe, K.Miyasaka, M.Rubel, V.Philipps: "Tritium and deuterium retention in graphite limiters in TEXTOR"Fusion Science & Technol. 41. 924-928 (2002)
• [文献書誌] K.Sugiyama, T.Tanabe, K.Miyasaka他4名: "Tritium profiles on the surface of graphite tiles used in JT-60U"Physica Scripta. T103. 56-58 (2002)