パルス高熱負荷によるタングステン材料の溶融・凝固挙動の解明と表面保護層の評価

2016 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 25249132
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 上田 良夫 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30193816)
• 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(系)研究科(研究院), 准教授 (40520698) ; 鈴木 哲 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門 那珂核融合研究所, 研究員 (60354619) ; Lee Heun Tae 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90643297) ; 伊庭野 健造 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80647470) ; 大塚 裕介 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70294048)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2017-03-31
• 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 / 表面保護 / 蒸気遮蔽

研究成果の概要

ディスラプション熱負荷を模擬できるレーザーを用いて、Wの溶融挙動の研究を行った。その結果、融点を超えて沸点に近づくと、表面の不安定性が顕著になること、溶融層の安定性は、W材料（純W、W-Re合金、W-Ta合金）で異なること、が分かった。また、Alの表面保護層は表面の損傷を大きく低減できることが示された。表面損傷を持つWモノブロックの熱負荷試験より、表面損傷は大きな亀裂の起点として働くことが分かった。
蒸気遮蔽シミュレーションを粒子法（PIC法）を用いて行った。その結果、Be対向壁では蒸気遮蔽効果が熱負荷の低減に大きく貢献したが、Wの蒸気遮蔽効果は小さいという結果が得られた。

自由記述の分野

核融合理工学