先進的ナノ加工技術を用いたＭｉｘｅｄ－ｍａｔｅｒｉａｌ堆積層の構造特性評価

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760811
• 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: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 時谷 政行 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30455208)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: プラズマ・壁相互作用 / Mixed-material / 再堆積層 / 微細構造観察 / 電子顕微鏡 / ナノ機械的特性評価 / プラズマ粒子

研究概要

集束イオンビーム加工(FIB)による高精度のナノ加工技術と透過型電子顕微鏡(TEM)による微細構造解析を併用し，核融合科学研究所の大型ヘリカル装置(LHD)の第一壁表面に形成される金属/炭素/ガス元素の混在組成の堆積層(Mixed-material堆積層)の構造とそこへのプラズマ粒子捕捉特性をトーラス第一壁全面にわたって明らかにした．
ステンレス鋼製の第一壁表面のスパッタリング損耗は，主放電ではなく主にグロー放電洗浄(GDC)に支配されており，損耗や堆積の状況はトーラス位置により様々に異なることが明らかになった．水素同位体捕捉量の低減にはMixed-material堆積層形成の抑制が必要である．

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of the surface morphologies and erosion/deposition profiles on the LHD first-wall by using toroidal array probes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, S. Masuzaki, N. Yoshida, T. Akiyama, N. Noda, A. Sagara, H. Yamada, T. Muroga, LHD experiment group, S. Nagata, B. Tsuchiya
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 442 ページ: S873-S879
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural characterization of mixed-material deposition layer on the LHD divertor tiles by using nano-geological diagnosis (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, S. Masuzaki, N. Yoshida, A. Sagara, N. Noda, H. Yamada, LHD Experiment Group
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 438 ページ: S818-S821
  • 査読あり
• [雑誌論文] ITERに向けたタングステンPWI研究の進展と課題 (2011)
  • 著者名/発表者名: 時谷政行,上田良夫
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research 巻: Vol.87, No.9 ページ: 591-599
• [雑誌論文] Exfoliation of the tungsten fibreform nanostructure by unipolar arcing inthe LHD divertor plasma (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, S. Kajita, S. Masuzaki, Y. Hirahata, N. Ohno, T. Tanabe, LHD Experiment Group
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 51 ページ: 102001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micro/nano structural analysis of mixed-material deposition layer formed on the first walls of large helical device (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, N. Yoshida, S. Masuzaki, N. Ashikawa, A. Sagara, N. Noda, H. Yamada, LHD Experiment Group
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 417 ページ: 668-672
  • 査読あり
• [学会発表] LHD高性能定常放電におけるプラズマ壁相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 時谷政行,上田良夫,吉田直亮,増﨑貴,笠原寛史,吉村泰夫,長崎百伸,芦川直子,武藤敬,LHD実験グループ
  • 発表場所: 東京都目黒区
  • 年月日: 20131203-06
• [学会発表] ヘリウムプラズマ照射とMixed-material堆積層形成による核融合装置プラズマ対向材料の表面変質とそれらが燃料粒子捕捉特性へ与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 時谷政行
  • 学会等名: プラズマ核融合学会第29回年会
  • 発表場所: 福岡県春日市(受賞講演)
  • 年月日: 20121127-30
• [学会発表] LHDプラズマ照射によるナノ構造タングステン上でのユニポーラアーキングの発生 (2012)
  • 著者名/発表者名: 時谷政行,梶田信,増崎貴,平畑祐樹,大野哲靖,田辺哲朗,LHD実験グループ
  • 学会等名: 第9回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 20120628-29
• [学会発表] Microstructural characterization of mixed-material deposition layer on the LHD divertor tiles by using nano-geological diagnosis (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, S. Masuzaki, N. Yoshida, A. Sagara, N. Noda, H. Yamada, LHD experiment group
  • 学会等名: 20th International Conference on Plasma Surface Interactions
  • 発表場所: Aachen, Germany
  • 年月日: 20120521-25
• [学会発表] Change of surface morphology and particle retention of the plasma facing materials in the fusion devices under helium irradiation and formation of the mixed-material deposits (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, S. Masuzaki, N. Yoshida, N. Noda, S. Kajita, N. Ohno, A. Sagara, H. Yamada, LHD Experiment Group
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: Kanazawa, Ishikawa, Japan
  • 年月日: 20111122-25
• [学会発表] Evaluation of the microscopic damage and erosion/deposition profiles on the LHD first-wall by using toroidal array probes (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tokitani, N. Yoshida, S. Masuzaki, N. Noda, A. Sagara, H. Yamada, LHD Experiment Group, S. Nagata, B. Tsuchiya
  • 学会等名: 15th International Conference on Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: Charleston, South Carolina, USA
  • 年月日: 20111016-22
• [備考]
  • URL: http://dpc.nifs.ac.jp/FSYS-HP/tokitani/tokitani.html