1998 Fiscal Year Annual Research Report
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09680492
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
上田 良夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30193816)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塚 祐介 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70294048)
礒部 倫郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40243167)
西川 雅弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50029287)
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| Keywords | 炭素材 / 化学スパッタリング / 高粒子束ビーム / イオン照射欠陥 / シリコン添加炭素材 / ボロン添加炭素材 |
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| Research Abstract |
炭素材の水素ビーム照射下での化学スパッタリングや昇華がイオン照射時に促進される現象(照射促進昇華)や、10^<20>-10^<21>m^<-2>S^<-1>の高粒子束ビーム照射により詳細に測定し、イオン照射欠陥のダイナミクスを解明することが本研究の目的であり、今年度は以下のような研究を行った。
〇四重極質量分析器を用いてスパッタリング粒子を直接検出する装置を用いて、等方性炭素材(IG-430U)、C/C材(CX-2002)、ボロン添加炭素材(GB series)、シリコン添加炭素材(IG-430UのTS処理材)に重水素を照射し、発生するメタン(CD_4)の照射粒子束、試料温度依存性を詳細に測定した。
O純粋な炭素材(IG-430U、CX-2002、GB-100)に重水素を照射した際に発生するメタンの量が最大となる温度は粒子束とともに高温側ヘシフトし、またメタン信号を粒子束で割った化学スパッタ率は粒子束に対して依存性は認められなかった。また我々の実験のような高粒子束領域では、化学スパッタリングの代表的なモデル式(Rothら)によると、粒子束とともに化学スパッタ率が減少すること、最大メタン発生温度が粒子束に対して飽和する(我々の実験値より低い)ことが示されている。この結果は、我々の実験結果との対応しておらず、今後イオン照射欠陥のダイナミクスなどを適切に評価したモデルが必要であると考えられる。
Oボロンを1%以上(最大20%)添加した試料は、化学スパッタ率が添加しないものに比べて約1/3に減少した(添加量の依存性はない)。また、シリコン添加材(SiとCの割合は約1:1)については、ほぼ完全に化学スパッタリングが抑制されることがわかった。
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[Publications] Y.Ohtsuka et al.: "Erosion of Pyrolytic Graphite and Ti-Doped Graphite due to High Flux Irradiation" Journal of Nuclear Science and Technology. 34. 792-798 (1997)
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[Publications] Y.Ueda et al.: "Detailed Study of Radiation Enhanced Sublimation of Graphite under High Flux Beam Irradiation" Fusion Engineering and Design. 41. 55-61 (1998)
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[Publications] Y.Ueda et al.: "Erosion and Surface Morphology of Graphtie Materals under High Flux Beam Irradiation" Journal of Nuclear Materals. 258-263. 628-633 (1998)
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[Publications] M.Nishikawa: "High Flux Dependence of Erosion and Retention in Beam Experiments and its significance to Fusion Systems" Fusion Engineering and Design. 41. 47-53 (1998)
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[Publications] M.Isobe et al.: "Steady State Wall Pumping Performance of Pebble Drop Divertor" Journal of Nuclear Materials. 258-263. 745-749 (1998)
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[Publications] Y.Ohtsuka et al.: "Boron Ion Particles Sputtered from Boron Films Deposited on Graphites" Journal of Nuclear Materials. 258-263. 735-739 (1998)
