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本申請では，核融合実験炉で磁場により閉じ込められた高温プラズマ中から拡散現象により漏れ出た荷電粒子と炉壁との衝突過程について詳細な知見を得ることを目的とした。炉壁と衝突した荷電粒子は中性化され，それらを高効率に排気するために設置されたダイバータ周辺の低温プラズマ中で起こる原子分子過程，特に電子，金属壁，中性原子・分子間の複雑な相互作用の素過程の解明を目指した。先行研究で報告された高温金属表面と水素分子の衝突によるボルツマン分布では説明できない高振動励起水素分子生成に着目し，その高振動励起水素分子を標的とする電子分光法による衝突断面積の定量測定を計画した。これは，励起分子を含む原子分子過程を考慮した現実に近く，精密なプラズマモデリングを実現するためには，金属壁との相互作用により形成された高振動励起分子と電子との衝突断面積の定量データが必要不可欠なためである。
平成30年度までに行われた装置開発，動作テストの時点で実験装置の移転が実施され，それに伴う装置の復旧作業と安定測定まで約半年を費やした。期間延長後の最終年度である今年度は，30年度に引き続き，基準となる純粋な水素分子に加え，同位体である重水素分子と電子の衝突における弾性散乱と非弾性散乱について衝突断面積の定量測定を実施した。また，高温パラジウム(Pd)金属表面との相互作用で生成された水素分子の電子衝突実験の実施と基準データとの比較も行った。Pd表面と相互作用した水素分子標的の実験において，従来の加熱法で得られるボルツマン分布とは異なる断面積の傾向が観測された。現在もなお再現性の確認を行っており，今後重水素分子との比較により同位体効果の検証も行う予定である。そのため，まずは基準として精密に測定された純粋分子標的に対する衝突断面積とその同位体効果についての成果報告を予定している。
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