2022 Fiscal Year Annual Research Report
In-situ high accuracy measurement of hydrogen and helium behavior in plasma facing materials
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20K03904
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
宮本 光貴 島根大学, 学術研究院理工学系, 准教授 (80379693)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
治田 充貴 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00711574)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 核融合プラズマ対向材料 / 水素 / ヘリウム / 高機能電子顕微鏡 / STEM-EELS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ITERのプラズマ対向材料に使用が予定されているタングステンとベリリウムを主要な研究対象として，2種類の先進高機能電子顕微鏡により，材料中の水素同位体とヘリウムの動的挙動，存在状態を，微細組織とあわせて高精度に評価することを目指した．
研究最終年度は主にヘリウム照射したタングステンにおける重水素保持挙動を詳細に調べ，保持された重水素の大部分がヘリウムバブル中に存在し，ヘリウムバブルが水素同位体保持量を著しく増加させ，顕著な捕捉サイトとして機能していることを定量的に示した．また，ヘリウム，重水素を逐次照射したタングステンの昇温過程において，バブルの構造変化を伴わないバブルからの重水素の乖離やヘリウムの蓄積過程を明らかにした．
これらの成果は，研究機関の前半で構築した高分解能質量分析計を導入したイオン照射装置直結型の透過型電子顕微鏡（島根大学）とモノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡（京都大学）を相補的に用いて得られたものである．研究期間全体を通じ，核融合炉材料の候補となっているタングステン，ベリリウム，および低放射化フェライト鋼（F82H）中の動的なガス原子挙動を微細組織変化と直接関連付ける決定的な知見を得ており，当初の目的を十分に達成することができた．
既に2022年10月から新たに科研費 (国際共同研究強化(B))における研究課題を開始しており，本研究で培った先進高機能電子顕微鏡による評価手法を，高密度プラズマ照射した材料の表面特性変化の理解に適用する予定である．
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