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2016 年度 実績報告書

プラズマ熱パルスによるタングステン表面への熱流入過程と溶融・蒸発の効果

研究課題

研究課題/領域番号 26420855
研究機関愛知工業大学

研究代表者

高村 秀一  愛知工業大学, 工学部, 教授 (40023254)

研究分担者 上杉 喜彦  金沢大学, 電子情報学系, 教授 (90213339)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードプラズマ・核融合 / ダイバータ / タングステン / 希ガス / 高融点添加物 / プラズマ運動量注入 / ナノ皺構造
研究実績の概要

(1) プラズマ発生装置AIT-PIDの金沢大における整備:陰極部の真空保持と熱除去の効率化のために、陰極電流導入端子の電流容量増大と陰極給電のための電極の改善を図った。電極にロウ付けされたパイプを用いた、直接空冷あるいは冷却水の循環による熱除去効率の向上を得る目途が立った。
(2) プラズマ‐表面相互作用に伴う対向壁へのプラズマ運動量の注入:理論解析を京都で開かれたPET国際ワークショップで発表すると共に、ジャーナルContributions to Plasma Physics への論文として公表した。
(3) 高融点金属への希ガスプラズマ照射効果:ダイバータ表面には熱負荷のみではなく、新たな損傷前駆過程がある、希ガスプラズマによる高融点金属表面における皺構造の出現を見出し、発生原因として座屈モデルを提案した。議論を深めるべく、10月に開催のIAEA-FEC2016のpost-dead line論文として国内推薦を受け提出された。更にジャーナルに投稿すべく論文としてまとめた。この中で、皺構造の出現は重水素でも認められるようであることを指摘している。
(4) ヘリウムプラズマ照射によるナノ構造形成:
・高温でナノ構造が保持され、アニール消失しないことが応用的には重要であり、添加された高融点の元素や化合物のピン留め効果により高温での消失に緩和傾向があることが判明した。 ・ナノ構造形成機構解明に実験手法として重要な「粒子束勾配法」に関して、核融合研の河村博士が数値シミュレーション解析を行い、共同研究成果としてPSI国際会議に発表すると共にNuclear Materials and Energy の論文として印刷中である。 ・タングステン等の高融点金属以外への照射材料として、単結晶シリコンを選び、黒色化シリコンを得た。太陽電電池への応用を鑑みて、応用物理学会欧文誌として公表された。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] A Particle-In-Cell approach to particle flux shaping with a surface mask2017

    • 著者名/発表者名
      G. Kawamura, N. Ohno, S. Takamura and Y. Tomita
    • 雑誌名

      Nuclear Materials and Energy

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.nme.2016.12.017

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ナノ構造表面を持つタングステンの高温での熱放射特性の向上2017

    • 著者名/発表者名
      髙村秀一、上杉喜彦、菊池祐介、永田正義、山田耕平、小林孝裕、前中志郎、藤田和宜、栗下裕明
    • 雑誌名

      愛知工業大学研究報告

      巻: 52 ページ: 印刷中

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of PSI on Momentum Input to Plasma-Facing Material Surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      S. Takamura, Y. Uesugi and T. Kuwabara
    • 雑誌名

      Contributions to Plasma Physics

      巻: 56 ページ: 681-688

    • DOI

      10.1002/ctpp.201610061

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nanostructure formation on silicon surfaces by using low energy helium plasma exposure2016

    • 著者名/発表者名
      S. Takamura, Y. Kikuchi, K. Yamada, S. Maenaka, K. Fujita and Y. Uesugi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 ページ: 12301

    • DOI

      http://doi.org/10.7567/JJAP.55.12301

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 準大気圧定常アーク放電プラズマ装置の開発とその放電基礎特性2017

    • 著者名/発表者名
      奥村卓也、菊池祐介、山田耕平、前中志郎、青田達也、藤田和宜、髙村秀一
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会 1-163
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [学会発表] ヘリウムプラズマ照射によるブラック・シリコンの形成とその特性2016

    • 著者名/発表者名
      髙村秀一、菊池祐介、山田耕平、前中志郎、藤田和宜、上杉喜彦
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第33回年会 29pB05
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス
    • 年月日
      2016-11-29 – 2016-12-02
  • [学会発表] Microwrinkle Structures on Refractory Metal Surfaces irradiated by Noble Gass Plasmas2016

    • 著者名/発表者名
      S. Takamura, Y. Uesugi, M. Yajima, A.M. Ito, T. Kobayashi, S. Maenaka, K. Yamada, K. Fujita
    • 学会等名
      IAEA-FEC 2016, PDP-7
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-10-17 – 2016-10-22
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノ構造表面を持つタングステンの高温での熱放射特性の向上2016

    • 著者名/発表者名
      髙村秀一、菊池祐介、永田正義、上杉喜彦、山田耕平、前中志郎、藤田和宜、栗下裕明
    • 学会等名
      平成28年度NIFS共同研究PWI合同会合
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2016-09-30 – 2016-09-30
  • [学会発表] ヘリウムプラズマ照射によるブラック・シリコンの形成とその特性-その場計測も含めて-2016

    • 著者名/発表者名
      髙村秀一、菊池祐介、山田耕平、前中志郎、藤田和宜、上杉喜彦
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会「プラズマ対向材料表面のその場診断」及びLHD計画共同研究「LIBSによる水素同位体リテンションと材料混合のその場計測」合同会合
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-21
  • [学会発表] ナノ構造表面を持つタングステンの高温での熱放射特性の向上2016

    • 著者名/発表者名
      髙村秀一、菊池祐介、永田正義、上杉喜彦、山田耕平、小林孝裕、前中志郎、藤田和宜、栗下裕明
    • 学会等名
      平成28年電気学会基礎・材料・共通部門大会 5-F-p1-1
    • 発表場所
      九州工業大学戸畑キャンパス
    • 年月日
      2016-09-05 – 2016-09-06
  • [学会発表] 希ガスプラズマによって照射された高融点金属表面に形成された微細皺構造2016

    • 著者名/発表者名
      髙村秀一、上杉喜彦、伊藤篤史、矢嶋美幸、山田耕平、小林孝裕、前中志郎、藤田和宜
    • 学会等名
      第11回核融合エネルギー連合講演会 15P060
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2016-07-14 – 2016-07-15
  • [学会発表] A particle-in-cell approach to particle flux shaping with a surface mask2016

    • 著者名/発表者名
      G. Kawamura, N. Ohno, S. Takamura and Y. Tomita
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices, P.3.3.
    • 発表場所
      Pontifical Universita Urbanians, Roma, Italia
    • 年月日
      2016-05-30 – 2016-06-03
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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