| 研究課題/領域番号 |
25289339
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
小西 哲之 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (40354568)
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| 研究分担者 |
山本 靖 関西大学, 工学部, 教授 (50158309)
登尾 一幸 富山大学, 学内共同利用施設等, 研究員 (40456827)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ダイバータ / 熱流束 / タングステン / ELM / 複合材 |
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| 研究概要 |
ダイバータ構成要素のうち、再表面にあたるアーマとターゲット体の接合技術として、水中爆発接合を採用し、タングステンと低放射化フェライト鋼について、良好な接続特性を得た。熱伝導特性も、接合界面の伝達抵抗による影響は検出されていない。
一方、炭素繊維―SiC複合材による異方性熱伝導材の開発においては、シミュレーションでその特性を解析し、通常のレーザーパルス熱伝導測定法の異方性材料が適用できないことを指摘した。
非定常熱負荷の影響解析では、ELMにより小さなエネルギーでも瞬間的に表面に局在した大きな熱応力と、場合により再結晶や溶融が起こりうることを示した。これを模擬するYAGレーザーの実験により、平均熱負荷で成立しうるダイバータでもタングステン表面に損傷が発生することを見出した。また、イオンビームは準定常の発信に成功した。
以上の成果より、総合的な熱輸送特性としてこれまでを大きく上回る熱流束を利用可能な形で取り出せる概念の見通しを得るとともに、特徴的な熱輸送現象を明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
今年度は特に短パルス熱負荷の影響の評価に大きな成果を得た。従来は定常熱負荷を設計要件としてダイバータ概念が提案され、試験されていたが、過渡的な熱負荷が局所的に短時間に及ぼす影響が、これまで考えられていた以上に厳しいことを明らかにし、またその影響の範囲を特定して設計ウィンドウを求めた。
さらに、YAGレーザーを用いた実験により、この数値計算による評価に相当する影響が発生することを確認した。また、要素技術として、水中爆着によるタングステンの被覆法の適用可能性を見出したことも予定以上の進展である。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに開発した要素技術、すなわちタングステンアーマの接合、高熱伝導材料、相変化熱移送をダイバータユニット試験体として試作し、総合試験を行う。
この熱輸送現象を有限要素法で解析し、イオンビームによる定常熱負荷と、YAGレーザーによるELM模擬負荷を与えた試験を行い、総合的な性能評価を行う。
またその試験を通じて、本研究のメインテーマであるエネルギー変換素子としてのダイバータの熱輸送現象についての総合的なモデル化を行い、プラズマからエネルギー変換利用に至るまでのシステムの成立要件を明らかにする。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
複合ビーム材料照射装置（DuET)及び、マルチスケール材料評価基盤設備（MUSTER)の利用料であったが、請求が４月以降であった為、次年度分から支払うことになった。
上記使用料に利用する。
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