高密度プラズマ照射したタングステンの表面変質とガス吸蔵特性の高精度評価

本研究では，米国カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）の直線型プラズマ発生装置PISCESを用いて，核融合炉環境を模擬して高密度プラズマ照射した材料の表面特性変化のその場計測を実現し，さらに我が国の世界最高水準の分析機器を用いて，材料中の水素同位体・ヘリウム挙動を高精度に評価することを目的としている．令和4年度の10月に本研究課題が採択された直後に，米国の研究者等を交えて，オンラインによるキックオフミーティングを実施し，それぞれの研究設備の状況や実験計画等について意見交換を行った．当初計画では，令和4年度中に新たにオージェ電子分光装置を日本国内に導入し，令和5年度に島根大学に既設の分光エリプソメトリーとあわせてUCSDへ搬送することを予定していたが，予算配分額の減額や，分析機器価格の高騰があり，計画を大幅に見直した．新たな計画では，他の経費との合算により，その場測定により適したin-situ用高速分光エリプソメーターを新たに導入することとし，米国側の研究者と打合せを重ね，機器を選定し，令和5年度中にUCSDに納品することとした．また，日本国内の分析装置を用いた基礎的なデータの収集にも着手しており，主にヘリウム照射したタングステンにおける重水素保持挙動を，高分解能質量分析計を導入したイオン照射装置直結型の透過型電子顕微鏡（島根大学）とモノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡（京都大学）を相補的に用いて詳細に調べ，保持された重水素の大部分がヘリウムバブル中に存在し，ヘリウムバブルが水素同位体保持量を著しく増加させ，顕著な捕捉サイトとして機能していることを定量的に示した．

本研究では，米国カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）の直線型プラズマ発生装置PISCESを用いて，核融合炉環境を模擬して高密度プラズマ照射した材料の表面特性変化のその場計測を実現し，さらに我が国の世界最高水準の分析機器を用いて，材料中の水素同位体・ヘリウム挙動を高精度に評価することを目的としている．令和4年度の10月に本研究課題が採択された直後に，米国の研究者等を交えて，オンラインによるキックオフミーティングを実施し，それぞれの研究設備の状況や実験計画等について意見交換を行った．当初計画では，令和4年度中に新たにオージェ電子分光装置を日本国内に導入し，令和5年度に島根大学に既設の分光エリプソメトリーとあわせてUCSDへ搬送することを予定していたが，予算配分額の減額や，分析機器価格の高騰があり，計画を大幅に見直した．新たな計画では，他の経費との合算により，その場測定により適したin-situ用高速分光エリプソメーターを新たに導入することとし，米国側の研究者と打合せを重ね，機器を選定し，令和5年度中にUCSDに納品することとした．また，日本国内の分析装置を用いた基礎的なデータの収集にも着手しており，主にヘリウム照射したタングステンにおける重水素保持挙動を，高分解能質量分析計を導入したイオン照射装置直結型の透過型電子顕微鏡（島根大学）とモノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡（京都大学）を相補的に用いて詳細に調べ，保持された重水素の大部分がヘリウムバブル中に存在し，ヘリウムバブルが水素同位体保持量を著しく増加させ，顕著な捕捉サイトとして機能していることを定量的に示した．