ペブルダイバータにおける被覆粒子によるヘリウム及び水素吸蔵・放出特性

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13308024
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 西川 雅弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50029287)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大塚 裕介 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70294048) ; 上田 良夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30193816)
• Keywords: 黒鉛材 / 高粒子束ビーム / 過渡吸蔵 / ペブルダイバータ

Research Abstract

本研究ではペブルダイバータの最適な脱ガス再生方法を評価するために実験,及び,シミュレーションにより、水素、及び、ヘリウムの吸蔵・放出特性を理解すること、および、ペブル落下装置を開発し、それを用いて排気実証実験を行なうことが本研究の目的であり、今年度は以下の様な研究を行なった。
○高粒子束ビーム照射後の過渡的なガス放出を測定するための装置を製作し、等方性黒鉛(PD-330S)を試料に用い、まず核融合炉の燃焼灰であるヘリウムの吸蔵特性について調べた。
○排気実証試験のためのペブル落下装置の開発として、ペブルフローのプラズマ遮蔽能力とペブル落下装置の排出口の大きさとの関係を評価した。
ヘリウム吸蔵実験より、照射終了時より5秒以降の試料からのヘリウム放出が可能であった。そして、照射温度と照射後の脱ガス温度を同じにした場合の試料からの過渡ヘリウム放出量は照射温度が上昇するに従い少なくなることが分かった。そして、700K以上ではヘリウムは高粒子束ビーム照射による過渡的な効果を考慮してもほとんど吸蔵しないことが分かった。そのため、ペブルダイバータシステムにおいてヘリウムを排気するためにはペブルのプラズマ対向層材料として黒鉛を用いる場合、運転温度を700K以下と低く抑えなければいけないことが分かった。運転温度を高くするためにはより、高温でも吸蔵可能なSiC、やB_4Cをプラズマ対向材に用いることが考えられ、それらの試料について同様に吸蔵特性を調べる必要があると考えられる。
落下装置の開発に関してはプラズマを90%以上遮蔽するために必要なペブル排出工の大きさは3cmであることがわかった。この大きさは実際の核融合炉に適用することを想定した場合、十分小さいものと考えられる。

Research Products

• [Publications] 西川雅弘: "固体移動表面式プラズマ対向機器概念"プラズマ・核融合学会誌. 78. 129-132 (2002)
• [Publications] K.Matsuhiro, M.lsobe, Y.Ohtsuka, Y.Ueda, M.Nishikawa: "Operating Windows of Pebble Divertor"Nuclear Fusion. 41. 827-832 (2001)
• [Publications] T.Okui, K.Matsuhiro, M.Isobe, M.Nishikawa: "Behavior of Falling Pebble for Pebble Divertor"Fusion Technology. 39. 934-938 (2001)