ヘリウム照射ナノ構造タングステンの熱パルス及び可視光応答性の評価

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17KK0132
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 梶田 信 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (00455297)
• 研究期間 (年度): 2018 – 2020
• キーワード: プラズマ計測 / ヘリウム

研究実績の概要

電子密度や電子温度の測定として，ヘリウム(He)線強度が利用した手法は，様々な直線型装置で有効性の確認が行われてきた。本研究では，直線型装置ＭＡＧＮＵＭ―ＰＳＩにおいて，これまでよりもはるかに高い密度範囲でヘリウム線強度の発光分光を行った。波長388-728 nmで９本のHe線を観測し，衝突輻射モデルとの比較から電子密度と電子温度を評価した。実験と計算の差のばらつきから，電子密度と電子温度の確率分布を評価し，最も確率が高くなるところから計測結果を求めた。特に，分光計測結果とトムソン散乱計測結果との比較をもとに，輻射捕獲の影響を議論した。実験はガス圧依存性や放電電流依存性などを含めた一連のデータを用いた。輻射捕獲を考慮しない場合には，トムソン散乱計測と分光計測は大きく異なり，ほぼ一致を見せなかった。オプティカルエスケープファクタを用いて輻射捕獲を考慮した場合，電子密度はトムソン散乱とほぼ一致しており，高密度領域においても，輻射捕獲は必須であることが分かった。オプティカルエスケープファクタは中性密度，温度に対して感度があるが，中性密度が空間的に均一で，温度が室温であると仮定して，輻射捕獲の影響を検討した。ほぼ，広い温度，密度範囲で，分光法はトムソン散乱計測結果と一致した。一方で，特に温度が１eV以下の場合にはトムソン散乱に比べて高い温度を示すことがあり，その機構としてはプラズマの揺動やそれに伴う高温成分の影響があることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

プラズマの分光計測を実施し，かつ材料照射実験も実施を進めている。かつ光触媒実験も同様に進めている。一方で，3月に滞在予定だった計画がコロナの影響でキャンセルとなったことで，若干の遅れが今後出る可能性がある。

今後の研究の推進方策

材料照射実験の追加実験を行い，ヘリウム照射効果における高密度での堆積の影響を明らかにする。かつ，薄膜におけるPEC計測を行い，光触媒作用を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Inspection of Arc Trails Formed in Stellarator/Heliotron Devices W7-X and LHD (2020)
  • 著者名/発表者名: HWANGBO Dogyun、KAJITA Shin、DHARD Chandra Prakash、TOKITANI Masayuki、KRAUSE Marco、NAUJOKS Dirk、MASUZAKI Suguru、KLOSE S?ren、OHNO Noriyasu、The W7-X Team
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 15 ページ: 2402012～2402012
  • DOI: https://doi.org/10.1585/pfr.15.2402012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Helium irradiation effects on the surface modification and recrystallization of tungsten (2020)
  • 著者名/発表者名: Khan A、De Temmerman G、Kajita S、Greuner H、Balden M、Hunger K、Ohno N、Hwangbo D、Tomita Y、Tokitani M、Nagata D、Yajima M
  • 雑誌名: Physica Scripta 巻: T171 ページ: 014050～014050
  • DOI: https://doi.org/10.1088/1402-4896/ab52c6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Inspection of W 7-X plasma-facing components after the operation phase OP1.2b: observations and first assessments (2020)
  • 著者名/発表者名: Dhard C P、?k?slompolo S、Balden M、Baldzuhn J、Biedermann C、Br?uer T、Brezinsek S、Endler M、Hayashi Y、Hwangbo D、Kajita S、Krause M、Kornejew P、Masuzaki S、Mayer M、Motojima G、Naujoks D、Otte M、Rohde V、the W7-X Team
  • 雑誌名: Physica Scripta 巻: T171 ページ: 014033～014033
  • DOI: https://doi.org/10.1088/1402-4896/ab4b3f
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Emission spectroscopy of He lines in high-density plasmas in Magnum-PSI (2020)
  • 著者名/発表者名: Kajita Shin、Akkermans Gijs、Fujii Keisuke、van der Meiden Hennie、van de Sanden M. C. M.
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 10 ページ: 025225～025225
  • DOI: https://doi.org/10.1063/1.5143481
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced fuzzy tungsten growth in the presence of tungsten deposition (2020)
  • 著者名/発表者名: McCarthy Patrick、Hwangbo Dogyun、Bilton Matthew、Kajita Shin、Bradley James W.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 60 ページ: 026012～026012
  • DOI: https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab6060
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Application of Ion Sensitive Probe to High Density Plasmas in Magnum-PSI (2019)
  • 著者名/発表者名: HAYASHI Yuki、OHNO Noriyasu、van der MEIDEN Hennie、SCHOLTEN John、KAJITA Shin、van den BERG Jonathan、PERILLO Renato、VERNIMMEN Jordy、MORGAN Thomas
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 14 ページ: 1202135～1202135
  • DOI: https://doi.org/10.1585/pfr.14.1202135
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ray Trace Study for Visible Spectroscopy Reference System (VSRS) Diagnostics in ITER (2019)
  • 著者名/発表者名: KAJITA Shin、DE BOCK Maarten、DESJARDINS Michel、BARNSLEY Robin
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 14 ページ: 1405042～1405042
  • DOI: https://doi.org/10.1585/pfr.14.1405042
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Inspection of W 7-X plasma-facing components after the operation phase OP1. 2b: observations and first assessments (2019)
  • 著者名/発表者名: CP Dhard, S Akaslompolo, M Balden, J Baldzuhn, C Biedermann, T Bruer, S Brezinsek, M Endler, Y Hayashi, D Hwangbo, S Kajita, M Krause, P Kornejew, S Masuzaki, M Mayer, G Motojima, D Naujoks, M Otte, V Rohde
  • 学会等名: PFMC-17
  • 国際学会
• [学会発表] Inspection of Arc Trails Formed in Stellarator/Heliotron Devices W7-X and LHD (2019)
  • 著者名/発表者名: Dogyun HWANGBO, Shin KAJITA, Chandra Prakash DHARD, Masayuki TOKITANI, Marco KRAUSE, Dirk NAUJOKS, Suguru MASUZAKI, Sren KLOSE, Noriyasu OHNO, The W7-X Team
  • 学会等名: 28th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research (ITC28)
  • 国際学会