2013 Fiscal Year Annual Research Report
ＥＬＭに伴う壁へのプラズマ熱負荷軽減に向けての新たな学術基盤の構築
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23656578
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高村 秀一 愛知工業大学, 工学部, 教授 (40023254)
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| Keywords | 核融合 / プラズマ‐壁相互作用 / タングステン / 過渡的熱負荷 / ヘリウム損傷 / 繊維状ナノ構造 / 電子放出 |
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| Research Abstract |
1．ELMに特徴的な高速電子を含む重水素プラズマのシースを介したパワー伝達係数（PTF）の評価：ヘリウム損傷を受けて繊維状ナノ構造を持つタングステン（W）と無損傷Wの両者に対して、高温電子を含む重水素プラズマ中で、PTFのシース電圧依存性が評価された。シース電圧の広い範囲にわたって、損傷Wは無損傷のそれに比して50％増しのPTF値を持つことが分かった。その原因として、ヘリウムプラズマの場合と同様ナノ構造形成によるイオンのエネルギー反射係数の減少と、電子放出に伴う冷却効果が関与しているとして、理論構築を行い、実験結果と比較し、定性的一致を得た。
２．熱パルスに対するWターゲットの応答
２．１放電陰極と対向して設置された陰極にパルス電源からの負バイアス電圧を印加し、ターゲット温度3000Kを超える高温が得られた。この際、ターゲットの電位は熱電子放出により浅くなり、これが更にプラズマ熱流入を増大させることが判明した。 ２．２繊維状ナノ構造において、Wナノ繊維の溶融が観測された。一方、無損傷WではW蒸気のプラズマ中への異常放出が観測された。これはWの溶融蒸発により対向プラズマが冷却され、原子状Wのプラズマ中での浸透長が著しく増加した結果と考えられる。 ２．３対向陰極ではなく、より好ましい放電陰極に直接負パルス電圧を加え、対向陰極の場合とほぼ同様の結果が得られた。 ２．４パルス電源の電流供給の能力は従来140Aであったが、IGBTスイッチング素子能力を活かし300Aに増大させることができた。この場合パルスの繰り返しのための待ち時間をこれまでより長い1分以上とする必要があるが、パルスパワーを格段に向上できる素地ができた。
３．W表面繊維状ナノ構造形成初期過程の実験的解明：W表面にカバーをかぶせる事により１回の照射で成長の時間変化を空間変化に変換する手法を開発し、ループ構造の出現がプリカーサーであることを見つけた。
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Research Products
(16 results)
