プラズマ対向材料のその場診断手法の開発と最適化

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25630420
• 研究機関: 島根大学
• 研究代表者: 宮本 光貴 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (80379693)
• 研究分担者: 時谷 政行 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30455208) ; 舩木 修平 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (00602880)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: プラズマ・壁相互作用 / 表面分析 / 照射損傷 / 不純物堆積 / 透明導電膜 / 微細組織 / LHD

研究実績の概要

本研究では，プラズマと対向材料の相互作用において鍵となる材料表面近傍の損傷程度と不純物堆積量を炉内で簡便に評価するその場診断手法を開発し提案するとともに，大型のプラズマ閉じ込め装置において本手法の有効性を検証し最適化する事を目的としている．平成27年度は研究期間の最終年度にあたり，これまでに得られている実験データの整理，解析および補足データの取得，成果の取り纏めを行った．主な結果は以下の通りである．
（1）LHDの実機プラズマに曝した試料における光反射率スペクトルの解析をすすめ，試料表面近傍の損傷，および不純物堆積の程度の見積りの精度を向上させた．特に不純物堆積層の厚さ評価においては，適応条件に制限はあるものの，光学測定が非常に有効な診断手法になることを示した．
（2）金属試料のイオン照射下インピーダンス測定においては，透磁率の高く表皮効果が顕著にあらわれるパーマロイを試料に用いることで，表面直下に形成する照射損傷の深さ分布に依存した有意な変化を捉えることができた．
（3）これまでに行ってきたイオン照射下における光反射率スペクトル測定の実験条件を拡張し，イオン種（D, He, Ar）やエネルギー，照射量による依存性を整理した．
（4）その場診断用の透明導電膜について，成膜後の熱処理条件を詳細に検討することで，さらなる低抵抗化に成功した．この成果によって，その場診断における応答の幅が拡大すると期待される．

研究成果

• [雑誌論文] Ellipsometric and electron spectroscopic study of degradation of optical properties in Mo mirror irradiated with deuterium and/or helium ions (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ono, M. Miyamoto, S. Hasuike, T. Nakano, H. Kurata
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 463 ページ: 952-955
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.12.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preliminary Examination of Reflection Coefficient Measurement of RGB Lights on the First Wall in LHD (2015)
  • 著者名/発表者名: Gen MOTOJIMA, Naoaki YOSHIDA, Takanori MURASE, Hirohiko TANAKA, Suguru MASUZAKI, Ryuichi SAKAMOTO, Masayuki TOKITANI, Kenji MATSUMOTO, Mitsutaka MIYAMOTO, Miyuki YAJIMA, Mizuki SAKAMOTO, Hiroshi YAMADA, Tomohiro MORISAKI and LHD Experiment Group
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 10 ページ: 1202074
  • DOI: 10.1585/pfr.10.1202074
• [学会発表] RF-MS法で作製したZnO系透明導電膜における結晶性の基板位置依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 正力 幹也，杉浦 怜，舩木 修平，山田 容士
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] 短時間アニールによるZnO系導電膜の低抵抗化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉浦 怜，宮尾 信行，正力 幹也，舩木 修平，山田 容士
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] LHD ヘリウム長時間放電におけるプラズマ壁相互作用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 時谷政行，笠原寛史，吉村泰夫，本島 厳，庄司 主，増崎 貴，宮本光貴，上田良夫，坂本隆一，坂本瑞樹，吉田直亮，武藤 敬，LHD実験グループ
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会 年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [学会発表] LHD における堆積層分布評価に向けた第一壁色測定解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本島厳，吉田直亮，増崎貴，坂本隆一，時谷政行，田中宏彦，村瀬尊則，永田大介，松本謙司，宮本光貴，矢嶋美幸，坂本瑞樹，山田弘司，森崎友宏，LHD experiment group
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会 年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [学会発表] Application of Optical Reflectivity Measurements to Diagnostics for Plasma Facing Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, M. Yamamoto, T. Akiyama, N. Yoshida, M. Tokitani, A Sagara
  • 学会等名: 17th International Conference on Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: Aachen, Germany
  • 年月日: 2015-10-11 – 2015-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] Diagnostics of surface modification in plasma facing materials using optical property measurements (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Miyamoto, M. Yamamoto, N. Yoshida, T. Akiyama, M. Tokitani, A Sagara
  • 学会等名: 15th International Conference on Plasma Facing Materials and Components for Fusion Applications
  • 発表場所: AixenProvence, France
  • 年月日: 2015-05-19 – 2015-05-22
  • 国際学会