表面ナノ構造を有するタングステンの水素同位体吸蔵特性と水素リサイクリングへの影響

表面纳米结构钨的氢同位素储存特性及其对氢回收的影响

• 批准号: 21H01059
• 负责人: 坂本 瑞樹
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01059/
• 关键词: 表面ナノ構造; 水素リサイクリング; タングステン; 水素吸蔵特性; 重水素吸蔵特性; 水素透過

小型プラズマ生成装置APSEDASに設置した水素透過プローブを用いて、タングステンを透過する重水素フラックスへのヘリウムプラズマ照射効果を調べた。試料は厚さ0.1mmであり、表面研磨と超音波洗浄後に900℃で焼鈍を行った。この試料にヘリウムプラズマを照射し、2日間真空中に放置した後、重水素プラズマを照射した。ヘリウムプラズマはRFパワー200Wで生成され、空間電位は37.5eV、試料へのフラックスは1.0×10^20 He m^-2 s^-1、フルエンスは3×10^24 He m^-2であった。重水素プラズマは400Wで生成され、空間電位は29eV、試料へのフラックスは5.6×10^20 D m^-2 s^-1であった。この重水素プラズマ照射中にタングステンを透過する重水素フラックスは、2.3×10^17 D m^-2 s^-1であった。ヘリウムプラズマを照射しない試料に対して同様の重水素プラズマ照射を行った場合には、重水素透過フラックスは2.5×10^18 D m^-2 s^-1であったので、ヘリウムプラズマを予め照射することによって、重水素透過フラックスが約９割低下することが分かった。これは試料表面にヘリウムバブルが生成され重水素の透過が阻害されたためと考えられる。さらに、重水素プラズマ照射中に透過フラックスが一定となった後に、ヘリウムガスを入射して重水素・ヘリウム混合プラズマを一定時間照射後、ヘリウムガス供給を停止して重水素プラズマ照射を継続した場合には、重水素透過フラックスは長時間にわたり減少し続けることが分かった。さらに、YAGレーザー照射とプラズマ照射を同時に実施できるシステムを用いて、重水素プラズマ照射中にパルス幅0.2ms、繰り返し周波数10HzでYAGレーザーを照射したところ、レーザー照射によりブリスタリングの抑制と重水素吸蔵量の低減が観測された。

Small size APSEDAS equipment for water quality control Sample thickness: 0.1mm, surface grinding: 900℃ after ultrasonic washing: The sample was placed in vacuum during the day and irradiated with heavy water. RF: 200W: 37.5eV: 1.0×10^20 He m^-2 s^-1:3×10^24 He m ^-2:1 The heavy water element is generated at 400W, the space potential is 29eV, and the sample temperature is 5.6×10^20 D m^-2 s^-1. The heavy water element is irradiated in the middle of the room, and the heavy water element is irradiated in the middle of the room. In the case of sample irradiation, heavy water element transmission is 2.5×10^18 D m^-2 s^-1, heavy water element transmission is about 9 cm. The surface of the sample is covered with a layer of water. After a certain period of irradiation, the supply of heavy water is stopped, and the transmission of heavy water is reduced for a long time. In addition, YAG laser irradiation and heavy water absorption are measured at the same time. The amplitude of the laser irradiation is 0.2 ms, the frequency of the laser irradiation is 10Hz, and the absorption of heavy water is reduced.

项目成果

小型プラズマ生成装置APSEDASにおけるヘリウムプラズマ予照射したタングステンの重水素保持特性

小型等离子体发生器APSEDAS中氦等离子体预辐照钨的氘保留特性

• 发表时间: 2021
• 作者: 堺貴久;坂本瑞樹;皇甫度均;折笠直輝;楠本美香都;高津克朋;吉田晴;新田龍世;藤森あおい
• 通讯作者: 藤森あおい

ヘリウム－タングステン共堆積層における重水素吸蔵特性

氦-钨共沉积层中的氘存储特性

• 发表时间: 2021
• 作者: 高津克朋;坂本瑞樹;皇甫度均;折笠直輝;堺貴久;楠本美香都;吉田晴;新田龍世;藤森あおい
• 通讯作者: 藤森あおい

重水素プラズマ照射された繊維状ナノ構造層における重水素低温脱離ピークの発現機構の解明

阐明氘等离子体照射的纤维纳米结构层中氘低温脱附峰的表达机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 齋藤康太;坂本瑞樹;皇甫度均;楠本美香都;高津克朋;吉田晴;小野田和孝;佐々木亮;村上創
• 通讯作者: 村上創

金属表面の水素リサイクリングにおける背景ガス圧力と表面構造の影響

背景气压和表面结构对金属表面氢气回收的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 皇甫度均;西島大輔;重松直希;M. Patino; 高梨宏介;岡本拓馬; 高橋理志;河野恵士;田村香瑛;東郷訓;江角直道;中嶋洋輔;假家強;吉川正志;南龍太郎;平田真史;小波蔵純子;沼倉友晴;M. Baldwin;坂本瑞樹
• 通讯作者: 坂本瑞樹

小型プラズマ装置APSEDASの水素プラズマ照射時における金属表面温度のリサイクリングへの影響

使用小型等离子体装置 APSEDAS 进行氢等离子体照射期间金属表面温度对回收的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 折笠直輝;坂本瑞樹;皇甫度均;四竈泰一;堺貴久,高津克朋;楠本美香都;吉田晴;新田龍世;藤森あおい
• 通讯作者: 藤森あおい