2016 Fiscal Year Annual Research Report
Measurement of Tritium Distributions on Divertor Tiles used in JET-ITER Like Wall Experiments
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26289353
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
波多野 雄治 富山大学, 研究推進機構水素同位体科学研究センター, 教授 (80218487)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塚 哲平 近畿大学, 理工学部, 准教授 (80315118)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | プラズマ・核融合 / 放射線 / 構造・機能材料 / 水素 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
国際熱核融合実験炉ITERでは炉内トリチウム（T）滞留量を低減するため、従来の炭素材に替えて、第一壁やリミタ材料としてBeを、ダイバータ材料としてWを用いる。その準備のため、大型核融合プラズマ装置初の試みとして、欧州のJoint European Torus (JET)においてBeとW被覆炭素材を用いた重水素（D）放電実験、いわゆるITER-Like Wall（ILW）実験が実施されている。D放電においても、DD核融合反応（D + D→1.01 MeV T + 3.03 MeV p）で生じるTの挙動を調べることで、壁材料中のＴ蓄積に関する情報が得られる。昨年度までに、イメージングプレート（IP、放射線に感光する一種の蛍光版）を用いてTから放出されるβ線を検出することで、ILW第１サイクル実験（2011～2012年）および第2サイクル実験（2013～2014年）で使用されたダイバータタイル表面近傍のT分布を測定した。また、非破壊でTの深さ方向分布を知ることができるβ線誘起X線計測（BIXS）法による予備的測定も実施した。
今年度は第１サイクルおよび第2サイクル実験で使用されたダイバータタイル2セットについて、それぞれポロイダル方向にほぼ全周のBIXS測定を完了した。その結果、内側ダイバータの最上部には第一壁から輸送されたBeをはじめとする金属不純物が堆積しており、この堆積層中にTが高濃度に蓄積していること、それ以外の領域ではW層中にTが打ち込まれていることがわかった。また、W層中のTの打ち込み深さは位置によって大きく異なり、主プラズマからの距離が大きいダイバータ下部ではTが表面からの深さ500 nm以下の領域に局在しているのに対し、ダイバータ上部では1.01 MeV TのW中の飛程にほぼ等しい3～4ミクロンの深さまで打ち込まれていることが明らかとなった。
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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
JET-ILW実験第１サイクルおよび第2サイクルで使用されたダイバータタイル2セットについて、それぞれポロイダル方向にほぼ全周のIPおよびBIXS測定を完了しており、解析も進んでいることから、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
JET-ILW実験第3サイクル（2015～2016年）で使用されたダイバータタイルについて、IP法およびBIXS法によるT測定を実施する。得られたデータを、低エネルギーβ線やX線の挙動も良く再現できるモンテカルロシミュレーションプログラムGeant4を用いて解析し、3次点的なT濃度分布の構築を試みる。これまでに得られている第1サイクルおよび第2サイクルのデータについても同様の解析を行い、サイクル毎のプラズマパラメータの違いがT分布に及ぼす影響を評価する。JETでは、別のモンテカルロシミュレーションプログラムを用いてDD反応で生成したTの軌跡の解析も進めらており、この解析結果が明らかとなり次第、本法で実測されたT分布と比較し、T分布の形成メカニズムを考察する。
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