| 研究課題/領域番号 |
26289352
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
坂本 瑞樹 筑波大学, 数理物質系, 教授 (30235189)
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| 研究分担者 |
渡辺 英雄 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (90212323)
時谷 政行 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30455208)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | プラズマ・核融合 / 水素吸蔵 / 照射損傷 / タングステン |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、中性子照射損傷を受けたタングステンの水素同位体吸蔵を低減させる手法を開発する観点から、タングステン内部損傷の微細組織と水素同位体吸蔵との関係を明らかにすること、材料表面改質を積極的に活用した水素同位体吸蔵量低減法の原理検証を行うこと、さらに表面改質層に閉じ込めた水素同位体の除去法を開発することを目的としている。
本年度は、中性子損傷を模擬するために再結晶タングステンに対して2.4 MeVの重イオン（Cu2+）を2 dpa照射した試料を製作し、その水素同位体吸蔵特性を調べた。SRIMコード解析から転位損傷は表面から400 nmにピークがあり、約600 nmまで達している。また、透過型電子顕微鏡（TEM）観測により、高密度の格子間型転位ループとナノボイドが観測されている。この試料に対して、小型PWI模擬実験装置を用いて重水素プラズマを照射し、昇温脱離スペクトル（TDS）測定を行った。プラズマのパラメータは、電子温度約12 eV、電子密度約1E17 m-3、フラックス約1.5E21 m-2 s-1、フルエンス約1E25 m-2である。TDS測定により求めたこの試料の重水素吸蔵量は、約6E20 m-2であった。この値は、重イオン照射をしていない再結晶タングステンに対して同様のプラズマを照射した試料の重水素吸蔵量の約20倍に達することが分かった。また、TDSスペクトルの重水素放出ピークの温度が高温側にシフトすることも明らかとなった。さらに、再結晶タングステン表面にクロムを蒸着し酸素プラズマを照射することで酸化クロム層を形成する予備試験を実施し、酸化クロム層形成の最適条件を探索した。X線光電子分光（XPS）測定から酸化クロム層を同定し、酸化クロム層の厚さはGD-OESによる分析から約30nmであることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
中性子照射損傷を模擬するために、再結晶タングステンに対して重イオン（Cu2+）照射を行い、その水素吸蔵特性を明らかにすることができた。また、次年度に行う予定の材料表面改質を積極的に活用した水素同位体吸蔵量低減法の原理検証のための酸化クロム層の製作条件を明らかにすることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成26年度の研究成果を基にして、材料表面改質を積極的に活用した水素同位体吸蔵量低減法の原理検証を実施する。具体的には、再結晶タングステン表面に酸化クロム層とタングステン層を蒸着した試料に対して低エネルギー重水素プラズマを照射して、その水素吸蔵特性を評価する。また、YAGレーザーを用いた材料表面加熱システムを整備し、レーザー照射による材料表面からの水素同位体放出の特性を明らかにしていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究計画を遂行する上で必須の設備であるYAGレーザーを平成27年度に購入する計画である。このYAGレーザーが高額であるため、26年度は計画的に物品購入を抑え経費を節減し27年度に備えたため。さらに成果発表として平成27年度初め（5月と6月）に２つの国際会議での発表が確定したためこの旅費として使用することが有効であると判断したため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成27年度初め（5月と6月）に開催される国際会議の旅費及び研究を遂行するための消耗品を購入するために使用する。
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