2015 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリウムプラズマ照射によるタングステンの物性変化と高密度プラズマとの相互作用
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15H04229
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
梶田 信 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (00455297)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 哲靖 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60203890)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プラズマ・核融合 / ヘリウムプラズマ / 金属ナノ構造 / 仕事関数 / アーキング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘリウムプラズマ照射を行ったナノ構造タングステンの物性を明らかにするとともに，直線型装置NAGDIS-IIにおいて，間歇的な高密度プラズマとの相互作用を実験的に明らかにした。ヘリウム照射を行った金属ナノ構造材料の物性評価として，X線光電子分光法(XPS)を用いて仕事関数を計測した。その結果，ヘリウム照射に伴い，タングステンにおいて約0.5 eV程度上昇することが明らかになった。加えて，ヘリウム照射を行ったタングステンにおいては，仕事関数が表面酸化が起こっても変化（減少）しにくいことが明らかになった。加えて，ピコ秒サーモリフレクタンス法を用いてナノ構造Wの熱伝導率の計測を行った。具体的には，ナノ構造が形成されていない裏面から，加熱用と計測用の2種類のパルスレーザーを照射し，温度変化のロックイン位相信号を得て，その結果とモデル計算とを比較し，ナノ構造層の熱伝導率を評価した。その結果，空孔率を94%と仮定すると，熱伝導率は約2%程度になっており，ナノ構造化により熱伝導率が2桁程度減少していることが明らかになった。NAGDIS-IIにおいて，試料を400-500 V負にバイアスし，定常プラズマ照射を実施しアーキングの発生頻度，発生条件を明らかにした。その結果，アーク持続時間は10 ms以下であり，バイアス電圧が小さくなるにつれ，持続時間は短くなることが分かった。また，アーク電流の揺動のFFT解析を行ったところ，揺動のスペクトルにフラクタル的な性質があることが見出された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り進んでいる。ナノ構造の物性評価に関しては，仕事関数，熱伝導率の計測が進み，当初の予定以上に進展がみられている。当初予定をしていた高速分光計測に関しては，準備がほぼ終わりこれから実験に本格的に向かう段階まで来ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ナノ構造金属層の物性評価に関しては，熱伝導計測に新たに，表面加熱／裏面計測を適用し，これまでに比べ精度を上げるとともに，電界電子放出特性の詳細な評価を行う。また，高速分光計測を導入し，本格的な実験を行う。加えて，アーキングに関しては，ロシア人の協力研究者との連携を強め，実験を行うとともに理論的な理解を推進していく。
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[Journal Article] A study of core Thomson scattering measurements in ITER using a multi-laser approach2015
Author(s)
GS Kurskiev, PA Sdvizhenskii, M Bassan, P Andrew, AN Bazhenov, IM Bukreev, PV Chernakov, MM Kochergin, AB Kukushkin, AS Kukushkin, EE Mukhin, AG Razdobarin, DS Samsonov, VV Semenov, S Yu Tolstyakov, S Kajita, SV Masyukevich
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Journal Title
Nuclear Fusion
Volume: 55
Pages: 053024
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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