2003 Fiscal Year Annual Research Report
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13107201
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
野田 信明 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (10144172)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 元 同志社大学, 工学部, 教授 (30201263)
久保田 雄輔 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50023726)
相良 明男 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (20187058)
車田 亮 茨城大学, 工学部, 助教授 (60170099)
徳永 和俊 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (40227583)
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| Keywords | プラズマ対向材料 / タングステン / プラズマスプレイ / コーティング / 熱負荷 / ろう付け接合 / レニウム中間層 |
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| Research Abstract |
コーティング材料試作では,熱伝導率の優れている炭素繊維複合材料(CC材)へのプラズマスプレイコーティングをみ,60mm×50mmの基板へのコーティングに成功した。タングステンとの熱膨張率のずれによるクラック生成を防止するため、CC基板に15mm間隔で表面に溝を切ったことが成功の要因である。50mmの方回へは基板の製作条件で決まっており,これ以上大きくはできないが,60mmの方向へは原理的に無限に大きな材料が可能であることを示した。
また,今年度は極限熱負荷条件でのタングステン表面の挙動を調べる実験をドイツとの共同研究で実施した。この実験には,熱源として電子ビームを,ターゲットとして12mm x 12mm,厚さ5mmの試験片を用い,界面構造の異なる2種類の材料について試料中央部4mm x 4mmに0.8- 4.0GW/m2の負荷を5-20ms集中させる方法をとった。初期的な結果で,確定的なことは言えないが,界面の条件で表面のタングステンの飛散が始まる臨界条件が異なる傾向が見られた。また,電子ビーム照射後の表面と断面の観察を行っており,熱負荷による溶融,断面への亀裂の発生状況を調べている。
準定常的な熱負荷実験は九州大学で継続された。温度及び保持時間が、1400℃、60分では、界面の構造は変化せず、Re/W多層構造は、CFCからVPS-Wへ炭素が拡散することを抑制していることがわかった。ところが、温度及び保持時間が、1600℃及び10分の場合には、Re/Wの多層構造が消失し合金を形成しており、VPS-Wの部分には、約15μm程度の厚みの新しい相が形成されていた。この領域の硬度測定の結果、VPS-Wの値に対して大きく増加していること等から炭化タングステンが形成されているものと考えられる。1600℃で、保持時間を、30分、60分と増加させていくと炭化タングステン層の厚みは、厚くなるが、その厚みの時間変化は、対数則に従っており、合金化した中間層は、炭素の拡散バリアとしての機能しているものと考えられる。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] K.Tokunaga, R.P.Doerner, R.Seraydarian, N.Noda et al.: "Surface morphology and helium retention on tungsten exposed to low energy and high flux helium plasma"Journal of Nuclear Materials. Vol.313-316. 94-98 (2003)
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[Publications] M.Wada, T.Hirai, T.Ohgo, T.Tanabe et al.: "Inhomogeneous heat loading to high-Z test limiters depending upon the limiter materials"Journal of Nuclear Materials. Vol.313-316. 294-298 (2003)
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[Publications] A.Kurumada, Y.Imamura, Y.Tomota, T.Oku, Y.Kubota, N.Noda: "Evaluation of the integrity of divertor models of tungsten or SiC/SiC composites joined with copper"Journal of Nuclear Materials. Vol.313-316. 247-251 (2003)
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[Publications] K.Tokunaga, R.P.Doerner, R.Seraydarian, N.Noda et al.: "Modification of tungsten coated carbon by low energy and high flux deuterium irradiation"Journal of Nuclear Materials. Vol.307-311. 126-129 (2003)
