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2019 年度 実績報告書

プラズマ熱・粒子負荷が対向壁へ及ぼす新しい効果

研究課題

研究課題/領域番号 17K06996
研究機関愛知工業大学

研究代表者

高村 秀一  愛知工業大学, 総合技術研究所, 教授 (40023254)

研究分担者 上杉 喜彦  金沢大学, 電子情報通信学系, 教授 (90213339)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードプラズマ・核融合 / ダイバータ / タングステン / ファズ / 放射冷却 / 表面拡散 / アルファ・タングステン / 結晶面方位分布
研究実績の概要

(1)金属へのヘリウム(He)効果の重要性に鑑み、非金属の単結晶シリコン(Si)へのHe効果を表面形態観察のみならずダイオード形成も行った。太陽電池として有効な光吸収特性を有する黒色化Siの形成はHeのSiに対する運動論的スパッタリング過程(入射角度・温度依存性あり)と結論付けた。本成果は国際誌Applied Surface Scienceに掲載済み。
(2)タングステン(W)ファズ形成物理機構解明の鍵の一つと考えられる結晶性と結晶面方位分布を、電顕による電子線回折パターンとX線回折(XRD)強度分布により得た。またファズのみをキャピラリーに充填した粉末XRDに成功、散乱強度の面方位分布はアルファ相Wに近く、異なる面方位の存在がファズの幾何学的複雑性を生むという仮説を提案した。初期結果は本学の紀要(和文)に、完成版(英文)は国際誌Materialiaに掲載済み。
(3)完全黒体に近いWファズ構造が高温で消失するのを阻止し高い放射特性を維持するためにはドープ材(TiC, K, ThO2, Re)の付加及びW表面へのLIPSS(Laser Induced Periodic Surface Structure)形成の両面より調査を継続した。
(4)準大気圧Heアーク放電プラズマにW板を置くことにより、ファズと類似の黒色化ナノ構造が得られた。この研究は兵庫県大菊池祐介准教授(連携研究者)、(株)ユメックスとの共同研究により得られた。表面はWナノ粒子連鎖の構造を持つ。本結果はJournal of Physics D: Applied Physics に掲載済み。
(5)パルス熱負荷によるWの溶融と蒸気遮蔽効果に関連して、プラズマ運動量によるW箔の機械的振動を観測し、片持ち梁モデルによる周波数と比較した。本結果は本学研究報告(英文)に掲載予定。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Crystallinity and grain distribution of fiber-formed nanostructure on tungsten surface with helium plasma exposure2020

    • 著者名/発表者名
      S. Takamura, H. Iwata, T. Aota, Y. Uesugi, S. Maenaka, K. Fujita, M. Sakao, M. Yamashita
    • 雑誌名

      Materialia

      巻: 9 ページ: 100564(8pp)

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.mtla.2019.100564

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of Mechanical Oscillation induced by Pulsed Plasma-Momentum injection to Tungsten Foil in AIT-PID for Fusion Studies2020

    • 著者名/発表者名
      S. Takamura, T. Kuwabara and Y. Uesugi
    • 雑誌名

      愛知工業大学研究報告

      巻: 55 ページ: -

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Porous tungsten nanostructure formation using a helium arc discharge plasma under sub-atmospheric pressure2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kikuchi, Takaya Okumura, Kazumasa Kadowaki, Tatsuya Aota, Shiro Maenaka, Kazunari Fujita and Shuichi Takamura
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 52 ページ: 375201(6pp)

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab2ac/

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Black silicon with nanostructured surface formed by low energy helium plasma irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      S. Takamura, T. Aota, H. Iwata, S. Maenaka, K. Fujita, Y. Kikuchi, Y. Uesugi
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 487 ページ: 755-765

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.05.034

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 準大気圧直流ヘリウムアーク放電プラズマ生成と特性評価(II)2020

    • 著者名/発表者名
      (3)門脇和正、菊池祐介、青田達也、前中志郎、藤田和宜、髙村秀一
    • 学会等名
      令和2年電気学会全国大会
  • [学会発表] Formation of nanostructured tungsten using a helium arc discharge plasma under sub-atmospheric pressure2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuchi, T. Okumura, K. Kadowaki, T. Aota, S. Maenaka, K. Fujita, S. Takamura
    • 学会等名
      34th ICPIG (International Conference on Phenomena in Ionized Gases) & ICRP-10 (10th Int. Conf. on Reactive Plasmas
    • 国際学会
  • [学会発表] 準大気圧直流ヘリウムアーク放電プラズマ生成と特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      (1)門脇和正、菊池祐介、青田達也、前中志郎、藤田和宣、髙村秀一
    • 学会等名
      電気学会A部門(基礎・材料・共通)大会
  • [学会発表] 準大気圧ヘリウムアークプラズマ照射によるタングステン表面ナノ構造形成2019

    • 著者名/発表者名
      (2)菊池祐介、門脇和正、青田達也、前中志郎、藤田和宣、髙村秀一
    • 学会等名
      2019年プラズマ・核融合学会年会

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公開日: 2021-01-27  

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