ダブルプラズマガンを用いたプラズマ対向壁の蒸気遮蔽効果の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760809
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 菊池 祐介 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00433326)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 磁化プラズマガン / ELM / プラズマ対向壁 / 蒸気遮蔽効果 / パルス熱負荷

研究概要

核融合炉のプラズマ対向材におけるパルス熱負荷模擬のために磁化プラズマガン装置の高性能化を行い，先進核融合壁材料のパルス熱負荷に対する健全性の評価を実施した。定常プラズマ予照射タングステン（W）へのedge localized mode (ELM)様パルスプラズマ照射実験を国内外で初めて実施し，特にヘリウム照射によりW表面に綿毛状のナノ構造（W-Fuzz）が形成されている場合にはパルスプラズマ照射による表面亀裂発生に対して耐性を有することを明らかにした。一方，本研究により新たに2台のプラズマガン装置を結合したダブルプラズマガン装置を開発し，蒸気遮蔽効果を定量的に明らかにする実験を開始した。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of Gun Plasma Penetrated into a Steady State Plasma Device (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kajita, T. Akiyama, T. Nihashi, M. Osaka, N. Ohno, Y. Kikuchi, I. Sakuma, M. Nagata
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science 巻: Vol. 41 ページ: 3122-3128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface cracking and melting of different tungsten grades under transient heat and particle loads in a magnetized coaxial plasma gun (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kikuchi, I. Sakuma, D. Iwamoto, Y. Kitagawa, N. Fukumoto, M. Nagata, Y. Ueda
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: Vol. 438 ページ: S715-718
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Steady/Transient Dual Plasma Irradiation Device Using a Plasma Gun (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kajita, N. Ohno, T. Akiyama, T. Nihashi, T. Uchiyama, M. Osaka, Y. Kikuchi and M. Nagata
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: Vol. 438 ページ: S707-710
  • 査読あり
• [雑誌論文] Response of fuzzy tungsten surfaces to pulsed plasma bombardment (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Nishijima, R. P. Doerner, D. Iwamoto, Y. Kikuchi, M. Miyamoto, M. Nagata, I. Sakuma, K. Shoda and Y. Ueda
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: Vol. 434 ページ: 230-234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influences of ELM-like Pulsed Plasma Bombardment on Deuterium Retention in Tungsten (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Nishijima, Y. Kikuchi, M. Nakatsuka, M.J. Baldwin, R.P. Doerner, M. Nagata, Y. Ueda
  • 雑誌名: Physica Scripta 巻: Vol. T145 ページ: 014053 (4pp)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface damage characteristics of CFC and tungsten with repetitive ELM-like pulsed plasma irradiation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kikuchi, D. Nishijima, M. Nakatsuka, K. Ando, T. Higashi, Y. Ueno, M. Ishihara, K. Shoda, M. Nagata, T. Kawai, Y. Ueda, N. Fukumoto, R.P. Doerner
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: Vol. 415 ページ: S55-S58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Pre-Plasma Exposure on Tungsten Surface Cracking Due to ELM-like Pulsed Plasma Bombardment (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Nishijima, Y. Kikuchi, M. Nakatsuka, R.P. Doerner, M. Nagata, Y. Ueda
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: Vol. 60 ページ: 1447-1450
  • 査読あり
• [学会発表] Experimental investigation of vapor shielding effects induced by ELM-like pulsed plasma loads using the double plasma gun device (2014)
  • 著者名/発表者名: I. Sakuma, Y. Kikuchi, Y. Kitagawa, Y. Asai, K. Onishi, N. Fukumoto, M. Nagata
  • 学会等名: 21st International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
  • 年月日: 20140526-30
• [学会発表] Surface modifications on toughened, fine-grained, recrystallized tungsten with repetitive ELM-like pulsed plasma irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kikuchi, I. Sakuma, Y. Kitagawa, Y. Asai, K. Onishi, N. Fukumoto, M. Nagata, Y. Ueda, H. Kurishita
  • 学会等名: 21st International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
  • 年月日: 20140526-30
• [学会発表] Measurement of Transient Heat and Particle loads in NAGDIS-PG (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Sato, N. Ohno, M. Osaka, S. Kajitaa, Y. Kikuchi
  • 学会等名: 21st International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
  • 年月日: 20140526-30
• [学会発表] Recent results of ELM simulation experiments on a magnetized coaxial plasma gun (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kikuchi, I. Sakuma, Y. Kitagawa,Y. Asai, K. Onishi, N. Fukumoto, M. Nagata, Y. Ueda
  • 学会等名: Japan-US Workshop on "Heat Removal and Plasma Material Interactions for Fusion"
  • 発表場所: Livermore, USA
  • 年月日: 20140107-08
• [学会発表] Characterization of CT injector developed for simulation of ELM-like pulse heat loads on divertor materials (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Sakuma, Y. Kitagawa, Y. Asai, K. Onishi, Y. Kikuchi, N. Fukumoto and T. Kanki
  • 学会等名: US-Japan Workshop on "Advanced Control and Confinement Improvement of Innovative Compact Toroidal Configurations"
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20130924-26
• [学会発表] Simulation Experiments of ELM-like Transient Heat and Particle Loads using a Magnetized Coaxial Plasma Gun (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kikuchi, I. Sakuma, D. Iwamoto, Y. Kitagawa, K. Shoda, N. Fukumoto, M. Nagata, Y. Ueda, S. Suzuki
  • 学会等名: Abs. of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC)
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 20121008-13
• [備考]
  • URL: http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/eecs/ykikuchi/kikuchi.html