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2008 年度 実績報告書

長時間プラズマ・壁相互作用時の壁表面改質とその水素リサイクリングに与える影響

研究課題

研究課題/領域番号 19360417
研究機関九州大学

研究代表者

坂本 瑞樹  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (30235189)

研究分担者 徳永 和俊  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40227583)
キーワードプラズマ・核融合 / 水素リサイクリング / プラズマ・壁相互作用 / 共堆積 / エリプソメトリー
研究概要

プラズマとの相互作用により時々刻々と変化(改質)していく壁の表面状態がどのように水素リサイクリングに影響を与えるかを理解することは、長時間定常プラズマを安定に維持するための重要な課題である。プラズマ・壁相互作用模擬実験装置APSEDASを用いて、水素及びヘリウムのプラズマをタングステン、モリブデン等の金属試料に照射し、試料表面での光学反射率の実時間測定を行った。厚さ1mmのタングステンミラーへの低エネルギーヘリウムプラズマ照射(電子温度:約11eV,フラックス:7×10^〈22〉He/s/m^2)においては、可視光領域での光学反射率が照射量約4x10^〈25〉He/m^2までは照射とともに約6%増加し、その後飽和傾向を示すことが分かった。この結果を薄膜中での光の多重反射モデルを用いて解析し、試料表面から約18nm以内で材料の改質が進んでいたことが明かとなった。この表面改質はタングステン表面でのヘリウムバブルの形成と考えられる。一方、同じタングステンミラーへの水素プラズマ照射(電子温度:約7eV,フラックス:1.4x10^〈22〉He/s/m^2)においては、光学反射率は照射量約1.5x10^〈25〉H/m^2までほとんど変化しないことが明らかとなった。また、タングステンへのヘリウムプラズマ照射中の実時間分光エリプソメトリー計測により、p偏光とs偏光の振幅比Ψはプラズマ照射中ほとんど変化しないが、p偏光とs偏光の位相差△はプラズマ照射とともに減少していくことが明らかとなった。さらに、タングステンと水素の共堆積層中の水素吸蔵量は、同条件での水素プラズマ照射によるタングステン基板の水素吸蔵量よりも少なくなることが示された。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Erosion and Re-deposition of Plasma-Facing material in Long Duration Discharges on TRIAM-IM2009

    • 著者名/発表者名
      M. Sakamoto, et al.
    • 雑誌名

      Reports of Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu, University 136

      ページ: 19-22

  • [雑誌論文] 低温プラズマ照射における金属表面近傍の可視光二次元分布計測2009

    • 著者名/発表者名
      東園雄太, 坂本瑞樹, 他
    • 雑誌名

      九州大学応用力学研究所所報 136

      ページ: 45-48

  • [学会発表] PWI模擬実験装置APSEDASにおける可視分光計測に基づく長時間プラズマ照射時の中性粒子挙動の研究2008

    • 著者名/発表者名
      東園雄太, 坂本瑞樹, 他
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第12回九州・沖縄・山口支部大会
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
    • 年月日
      2008-12-22
  • [学会発表] PWI模擬実験装置APSEDASにおける金属表面近傍プラズマの分光計測2008

    • 著者名/発表者名
      小川和真, 坂本瑞樹, 他
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第12回九州・沖縄・山口支部大会
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
    • 年月日
      2008-12-22
  • [学会発表] PWI模擬実験装置APSEDASにおけるプラズマ照射による金属試料の重水素吸蔵2008

    • 著者名/発表者名
      尾崎和基, 坂本瑞樹, 他
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第12回九州・沖縄・山口支部大会
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
    • 年月日
      2008-12-22
  • [学会発表] PWI模擬実験装置APSEDASにおけるプラズマ照射時のタングステン表面反射率の実時間測定2008

    • 著者名/発表者名
      宮崎俊昌, 坂本瑞樹, 他
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第12回九州・沖縄・山口支部大会
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
    • 年月日
      2008-12-22
  • [学会発表] PWI模擬実験装置APSEDASにおける共堆積層形成実験2008

    • 著者名/発表者名
      坂本瑞樹、東園雄太、宮崎俊昌、徳永和俊(9番目), 他9名
    • 学会等名
      第25回プラズマ・核融合学会
    • 発表場所
      栃木県総合文化センター
    • 年月日
      2008-12-05
  • [学会発表] PWI模擬実験装置APSEDASにおけるプラズマ照射時の金属表面反射率の測定2008

    • 著者名/発表者名
      宮崎俊昌、坂本瑞樹、東園雄太、徳永和俊(10番目), 他10名
    • 学会等名
      第25回プラズマ・核融合学会
    • 発表場所
      栃木県総合文化センター
    • 年月日
      2008-12-05
  • [学会発表] PWI模擬実験装置APSEDASにおける高速カメラ計測に基づく中性粒子挙動解析2008

    • 著者名/発表者名
      東園雄太、坂本瑞樹、宮崎俊昌, 他10名
    • 学会等名
      第25回プラズマ・核融合学会
    • 発表場所
      栃木県総合文化センター
    • 年月日
      2008-12-05
  • [学会発表] PWI模擬実験装置APSEDASのプラズマ特性2008

    • 著者名/発表者名
      坂本瑞樹、宮崎俊昌、東園雄太、徳永和俊(10番目), 他9名
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      岩手大学上田キャンパス
    • 年月日
      2008-09-23
  • [学会発表] Study of surface modification due to plasma-wall interaction in APSEDAS2008

    • 著者名/発表者名
      M. Sakamoto, Y. Higashizono, K. Tokunaga (10番目), 他10名
    • 学会等名
      International Congress on Plasma Physics 2008
    • 発表場所
      Fukuoka International Congress Center
    • 年月日
      2008-09-09
  • [学会発表] Real time measurement of optical reflectivity on material surface during plasma irradiation2008

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki, M. Sakamoto, Y. Higashizono, K. Ogawa, K. Ozaki, K. Tokunaga, 他8名
    • 学会等名
      International Congress on Plasma Physics 2008
    • 発表場所
      Fukuoka International Congress Center
    • 年月日
      2008-09-09
  • [学会発表] Neutral particle behavior in the compact PWI simulator "APSEDAS2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Higashizono, M. Sakamoto, et al.
    • 学会等名
      International Congress on Plasma Physics 2008
    • 発表場所
      Fukuoka International Congress Center
    • 年月日
      2008-09-09
  • [学会発表] プラズマ照射による金属材料表面の反射率変化2008

    • 著者名/発表者名
      宮崎俊昌、坂本瑞樹、徳永和俊, 他4名
    • 学会等名
      第7回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      青森市男女共同参画プラザ
    • 年月日
      2008-06-19

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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