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

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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。