| 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)
芦川 直子 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (00353441)
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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 |
中性子損傷を模擬するために2.4MeVのエネルギーの重イオン（Cu2+）を再結晶タングステンに照射した試料を作成している。この重イオン照射によりタングステン表面から約600nmまで損傷が発生することがSRIMコード解析から分かっている。また、透過型電子顕微鏡観測から、格子間型転位ループとナノボイド等が発生していることが確認されている。再結晶タングステンに照射する重イオンのフルエンスを変化させて、損傷レベルが0.1dpa, 0.4dpa, 4dpaの3種類の試料を製作した。これらに加えて、重イオンを照射していない試料の合計４種類の試料に対して、小型プラズマ生成装置で低エネルギー・高フラックスの重水素プラズマを照射した。重水素イオンのフルエンスは2E25 D/m2である。重水素プラズマ照射後に試料を1 K/sの昇温速度で900℃まで加熱して、昇温脱離スペクトルを測定した。重イオン照射をしていないタングステン試料では、約560Kと約740Kに脱離ピークが存在した。重イオン照射をした試料では、これら2つの脱離ピークに加えて、約840Kの高温に脱離ピークが現れることが明らかとなった。透過型電子顕微鏡観察の結果と合わせて、この高温の脱離ピークはナノボイドまたはベーカンシークラスターに起因することが示唆された。また、損傷タングステンの重水素リテンションは0.4dpaまでは損傷レベルとともに増加し、0.4dpaでは約1.4E21 D/m2に達するが、その後リテンションが飽和することが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
タングステンの水素吸蔵を低減させるための表面改質試料の作成は当初予定通りに実施できたが、その試料に対して重水素プラズマを照射するための小型プラズマ生成装置の性能改善に時間を要した。プラズマ照射を行うことにおいては問題がなかったが、試料への重水素イオンフラックスが通常の約半分にまで低下してしまった。原因究明の結果、プラズマとアンテナのカップリングが劣化していることが分かり、アンテナ形状を微調整すること、アンテナ直近のシールドを取り外すことで当初の性能を回復することができた。表面改質試料の製作には時間と予算がかかることと試料の数が少ないことから、照射プラズマの性能が安定してからプラズマ照射実験を行うこととしたため、時間を要してしまった。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度に小型プラズマ生成装置の性能改善が完了したので、表面改質試料へのプラズマ照射実験のペースを上げて実験の遅れを回復する。年度前半にYAGレーザーを用いた試料表面を局所加熱するシステムを完成させて表面改質層からの水素放出特性を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究を進める上で必要な表面改質層を局所加熱するシステムが平成27年度に完成しなかったため、これを完成させるための物品を購入する予算を平成28年度に残した。また、平成28年度初めに開催される国際会議での発表が確定したため、この旅費としても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28年度初め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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