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2022 年度 実績報告書

プラズマ対向壁におけるプラズマ駆動水素透過機構の解明とその水素同位体効果

研究課題

研究課題/領域番号 20H01885
研究機関静岡大学

研究代表者

大矢 恭久  静岡大学, 理学部, 准教授 (80334291)

研究分担者 芦川 直子  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00353441)
染谷 洋二  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所研究所 核融合炉システム研究開発部, 主幹研究員 (20589345)
波多野 雄治  富山大学, 学術研究部理学系, 教授 (80218487)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードプラズマ駆動透過 / 同位体効果 / 水素同位体移行 / プラズマ対向材
研究実績の概要

静岡大学(大矢)は中性子照射による核変換を考慮したタングステン-レニウム合金を用いて、種々のH, D混合比のプラズマ照射時の透過挙動を明らかにした。H:D(50:50)プラズマ照射実験におけてW-10%ReのD拡散係数はWよりも大きくなり、定常透過フラックスは減少したことから、Re添加によりD表面再結合係数が小さくなるとともに表面近傍にDが滞留することにより、水素同位体透過挙動が変化したことが示唆された。富山大学(波多野)は酸化物分散強化Cu合金中の水素同位体溶解度を測定したところ、純Cuと比べ桁違いに大きな値を示した。一方、酸化物分散強化Cu合金中にトリチウムを導入し、ベータ線で誘起されるX線のスペクトルを測定したところ、Cuの特性X線および制動X線は明確に測定されたものの、酸化物に起因するはずのAlの特性X線は検出されなかったことから、酸化物分散強化Cu合金中の水素同位体の溶解度が純Cuに比べ著しく大きかったのは、酸化物の周囲の歪場の効果によると考えられる。量子科学技術研究機構(染谷)は核融合炉真空容器内におけるトリチウムインベントリ評価に向けて、プラズマ対向壁であるタングステンのレニウム合金を含む多用な条件でのトリチウム挙動データ(拡散係数、溶解度、再結合係数、並びに水素同位体の捕獲・脱離に関わる物理量)を整理した。核融合科学研究所(芦川)は Wへの透過量評価法としてのチタン(Ti)+パラジウム+W試料に対し、プラズマ照射時の影響について特に表面変質等の観点から評価を行った。その結果、1cm試料片では深さ方向への評価は有効であるものの、面方向への水素蓄積分布は拡散効果で不明瞭でありバルクW材での評価の方が有効であることが示された。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] アイダホ国立研究所/サンディア国立研究所(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      アイダホ国立研究所/サンディア国立研究所
  • [国際共同研究] 合肥工業大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      合肥工業大学
  • [雑誌論文] Effect of He seeding on hydrogen isotope permeation in tungsten by H-D mixed plasma exposure2023

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oyaa, Kyosuke Ashizawa, Fei Sun, Shiori Hirata, Naoko Ashikawa, Yoji Someya, Yuji Hatano, Robert Kolasinski, Chase N. Taylor, Masashi Shimada
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 194 ページ: 113722

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2023.113722

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 核融合プラズマ対向材の残留トリチウム測定法2023

    • 著者名/発表者名
      菊地絃太、芦川直子、鳥養祐二
    • 雑誌名

      プラズマ・核融合学会誌

      巻: 99(6) ページ: -

    • 査読あり
  • [学会発表] Temperature dependence on D retention for damaged W-10%Re alloy2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oya, Nao Inozume, Shiori Hirata, Naoaki Yoshida, Tatsuya Hinoki, Kiyohiro Yabuuchi
    • 学会等名
      16th International Workshop on Hydrogen Isotopes in Fusion Reactor materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal annealing effect on D retention for damaged W-10%Re alloy2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oyaa, Nao Inozume, Shiori Hirata, Naoaki Yoshida, Tatsuya Hinoki, Kiyohiro Yabuuchi
    • 学会等名
      Nuclear Material Conference 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrogen isotope effect on plasma driven permeation for neutron damaged W2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oya, Kyosuke Ashizawa, Shiori Hirata, Fei Sun, Naoko Ashikawa, Masashi Shimada, Chase N. Taylor, Robert Kolasinski, Lauren Garrison, Yuji Hatano, Yoji Someya
    • 学会等名
      13th International Conference on Tritium Science and Technology
    • 国際学会
  • [学会発表] プラズマ駆動水素同位体透過に及ぼすタングステン中の照射損傷影響2022

    • 著者名/発表者名
      大矢 恭久,芦沢 京祐,平田 詩織,三福寺 旭 ,齋藤永 ,星野柚香 ,芦川 直子,染谷 洋二,波多野 雄治,島田 雅,Chase N. Taylor, Robert Kolasinski, 外山健
    • 学会等名
      第14回核融合エネルギー連合講演会
  • [学会発表] タングステン中における水素同位体輸送に及ぼすヘリウムの役割2022

    • 著者名/発表者名
      大矢恭久、孫飛、平田詩織、芦川直子、檜木達也、 波多野雄治
    • 学会等名
      日本放射化学会第66回討論会
  • [学会発表] 中性子照射タングステンを用いた水素同位体混合プラズマ照射におけるプラズマ駆動透過2022

    • 著者名/発表者名
      大矢 恭久,芦沢 京祐,平田 詩織,芦川 直子,染谷 洋二,波多野 雄治, 島田 雅,Chase N. Taylor, Robert Kolasinski
    • 学会等名
      日本原子力学会 2022年春の年会

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公開日: 2023-12-25  

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