高強度中性子環境における電気絶縁被覆機能材料の反跳原子による特性変化

高强度中子环境中反冲原子引起的电绝缘功能材料性能的变化

• 批准号: 22H01209
• 负责人: 田中 照也
• 金额: $ 8.82万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01209/
• 关键词: セラミック材料; 電気絶縁; 中性子環境; 反跳原子; セラミック被覆; 金属原子; 照射効果; イオンビーム

反跳金属原子の入射を模擬したセラミック電気絶縁被覆を金属基板上に成膜するために、核融合研において３連るつぼを備えた電子ビーム蒸着装置を新たに構築し、セラミック材料と反跳金属原子を模擬した金属粒子の交互蒸着による成膜を可能とした。また、Y2O3被覆試料の成膜を開始し、X線光電子分光（XPS）により適切な組成比が得られることを確認するとともに、蒸着速度の評価等を実施した。引き続きセラミック材料と金属材料を同時に蒸着するための抵抗加熱蒸着源の追設を進めている。被覆試料の微視的電流経路を観察する目的で、名古屋大学の原子間力顕微鏡(AFM)にConductive-AFMアタッチメントを設置した。前述のY2O3被覆を含む複数の電気絶縁被覆試料表面の観察を行い、表面微細構造の観察と同時に、被覆に生じた小孔等での漏れ電流経路の分布が明確に取得できることを確認した。今後、反跳金属原子の入射を模擬した電気絶縁被覆の漏れ電流経路の直接的な評価に威力を発揮することが期待できる。中性子照射効果を模擬するためのイオンビーム照射実験立ち上げでは、異なる照射装置に共通して取り付けが可能な、照射下電気伝導測定用のフランジ付き試料ホルダーと測定系の構築を行った。また、核融合研のタンデム加速器に高温照射実験用ビームラインとチェンバーを新たに設置して、チェンバー中心までのビーム輸送を確認し、照射実験準備を完了した。静岡大学では、Y2O3、ZrO2被覆へLiイオンビームを入射させ、約0.1～1原子％のLi原子を含有する試料の製作が行われた。中性子照射損傷効果を模擬した1dpa(displacement per atom)のイオンビーム照射も行われ、現在、電気伝導度の変化について詳細評価が進められている。

A new kind of device for forming films on metal substrates by simulating the incidence of bouncing metal atoms and the interaction between bouncing metal atoms and metal particles is proposed. The film formation of Y2O3 coated sample was started, and the composition ratio was confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In addition, the heat resistance of the heat evaporation source is improved by the simultaneous evaporation of the metal and the metal materials. For the purpose of observing the current path of the coated sample with Weishi app, the Conductive-AFM failure mode of Nagoya University was set up. The above Y2O3 coating contains a plurality of electric insulation coating sample surface inspection, surface fine structure inspection, coating formation of small holes, etc., leakage current path distribution is clearly obtained. In the future, the impact of bouncing metal atoms on the leakage current of the dielectric coating is expected to increase. The construction of a common measurement system for the measurement of electrical conductivity under irradiation is possible. New settings for high temperature irradiation of nuclear fusion research accelerator, confirmation of irradiation center, and completion of irradiation preparation. Shizuoka University, Y2O3, ZrO2-coated lithium ion source, about 0.1~1 atom % of the Li atom content of the sample preparation The effect of medium sub-irradiation damage is simulated by 1dpa(displacement per atom). The radiation behavior, current and electrical conductivity are evaluated in detail.