| 研究課題/領域番号 |
25249132
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
上田 良夫 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30193816)
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| 研究分担者 |
中村 浩章 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (30311210)
帆足 英二 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40520698)
鈴木 哲 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 ITERプロジェクト部, グループリーダー(定常) (60354619)
伊庭野 健造 大阪大学, 工学研究科, 助教 (80647470)
Lee Heun Tae 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90643297)
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| 研究期間 (年度) |
2013-05-31 – 2017-03-31
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| キーワード | タングステン / ディスラプション / パルス熱負荷 / 溶融挙動 |
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| 研究実績の概要 |
パルスレーザー照射により生じた溶融タングステンの表面からの熱輻射を、高速カメラを用いて撮影し、表面の2次元温度分布の時間変化を計測するとともに、２方向から表面を撮影したステレオ画像分析法により、表面形状の変化を測定することを試みた。この結果、レーザー照射スポットの表面温度分布の時間変化測定が可能となった。また、ステレオ撮像により、凝固後の表面形状はおおむね再現できたが、レーザー照射中は熱輻射が大きく、今後レーザーバックライト法などを使用する必要があると思われる。また、レーザーエネルギーを変化させて溶融層のレーザー吸収率を測定したところ（パルス幅 4 ms）、12Jを超えるエネルギーからレーザーの吸収率が３０％程度から６０％程度まで増加した。これは表面温度が沸点に近づき、表面形状不安定性が発生しているためと推察される。
さらに、タングステンにAlやSn等の中間原子番号元素の被膜を形成して、パルス熱負荷に対する保護効果を調べる実験を行ったところ、Alの場合は、1ミクロン程度の膜厚で、効果的に保護作用が見られたのに対して、Snの場合は、表面が突出し、今後このメカニズムの解明が必要と考えている。
これらの実験結果を理解するために、C-CUP法液体金属挙動のシミュレーションを行った。定量的な対応性がやや不十分であり、今後研究を続ける。また、壁材料から放出された粒子のエッジプラズマにおける挙動や，プラズマへの影響、及び壁材料への熱負荷の変化をシミュレーションできるコードの開発を、PICシミュレーションに対して行った。その結果、Alとほぼ同等の蒸気圧特性を持つ、Beでは蒸気遮蔽効果が効率的に行われるが、Wについては蒸気遮蔽効果が少ないことが示された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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