第一壁のプラズマ駆動水素透過への壁材料表面状態の影響

壁材料表面条件对第一壁中等离子体驱动氢渗透的影响

• 批准号: 60055012
• 负责人: 山脇 道夫
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Fusion Research
• 财政年份: 1985
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1985 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-60055012/
• 关键词: プラズマ駆動水素透過; 第一壁材料; ニッケル; sus304; ガス駆動水素透過; バナジウム; 表面不純物; 表面偏析硫黄; オージェ電子分光; 水素吸脱着モデル

第一壁におけるプラズマ駆動水素透過に対する材料表面状態の影響を明らかにすることを目的とし、本年度は、Ni,sus304に対する重水素注入透過実験と、Vに対する分子状水素透過速度の温度・圧力依存性測定を行なった。いずれの場合も、その場的なオージェ電子分光法により試料上流表面組成を調べ、表面状態と透過挙動とを詳しく対応付けた。注入実験においては、500℃に加熱した試料に3KVの加速電圧で【D(^+_2)】を打込んだ。この際、【Ar^+】によるスパッタ洗浄と試料のアニールとにより、あらかじめ試料表面組成を制御した。その結果、プラズマ駆動水素透過に特徴的なスパイクの発生機構は、イオン注入側表面の不純物付着による水素再結合定数の変化に帰し得ることがわかった。また、不純物による水素再結合放出挙動への影響は、表面分析の結果より、バルク材と不純物原子の組合せに強く依存することが確認された。即ち、Niの場合には硫黄が、sus304の場合には酸素の効果が支配的であると結論された。このように個々の富純物原子を特定し、その注入イオン駆動水素透過への影響をバルク材と関連付けて明らかにした研究はこれがはじめてであり、本研究の大きな成果と言えよう。一方、分子ガス状水素の透過に関しては、昨年度に引続き、バナジウム試料を用い、表面に偏した硫黄の効果を調べた。表面にはほとんど硫黄のない場合と、硫黄の飽和した場合の2種の表面状態で、温度および圧力依存性を測定した結果、いずれの状態においても、温度・圧力依存性にはほとんど差はなく、透過速度の絶対値のみが硫黄の偏析により低下することがわかった。この結果より、硫黄の効果は、表面上のサイト占有による水素吸脱着確率の減少にあると結論した。またこの観点から、硫黄の表面構造を考慮して、水素吸脱着阻害のモデル化を行ない実測データと比較したところ、このモデルにより実験結果を合理的に解釈できることがわかった。

First wall に お け る プ ラ ズ マ 駆 move through the water element に す seaborne る の influence on the material surface を Ming ら か に す る こ と を purpose と し, this year's は, Ni, sus304 に す seaborne る element heavy water injection through be 験 と, V に す seaborne る molecular shape element through speed の temperature, water pressure dependency line measurement を な っ た. い ず れ の も, そ の field な オ ー ジ ェ electron spectrometry に よ り sample upper surface composition を べ, surface state と through dynamic と 挙 を detailed し く 応 seaborne pay け た. Inject the experimenter にお にお て て て, heat the <s:1> た sample at 500℃に, に apply 3KV <s:1> acceleration voltage で [D(^+_2)] を and press 込んだ. <s:1> によるスパッタ and [Ar^+] によるスパッタ are used to wash the と sample, アニ, アニ, とによ and と じめ じめ. The surface of the じめ sample is formed by を processing and た. そ の results, プ ラ ズ マ 駆 move through the water element of 徴 に な ス パ イ ク の 発 institutions は, イ オ ン の impurity pay not the injection side surface に よ る water element coupled with destiny の variations change に 帰 し must る こ と が わ か っ た. ま た, impurity content に よ る released water element combining 挙 dynamic へ の influence の は, surface analysis result よ り, バ ル ク material と no impurity atoms の せ に strong く dependent す る こ と が confirm さ れ た. That is, the であると conclusion された dominated by the が effect of sulfur が in ち and Ni <s:1> situations, and the に effect of acid <s:1> in sus304 situations. こ の よ う に a 々 の rich を specific し impurity atoms, そ の injection イ オ ン 駆 move through the water element へ の influence を バ ル ク material と masato even pay け て Ming ら か に し た research は こ れ が は じ め て で あ り, this study の き な results と said え よ う. Water side, molecular ガ ス element の through に masato し て は, yesterday's annual に 続 き, バ ナ ジ ウ ム sample surface に を い, partial し た sulfur の unseen fruit を adjustable べ た. Surface に は ほ と ん ど sulfur の な い と, sulfur の saturated し た occasions の two の surface state で, temperature お よ び pressure dependency を determination し た results, い ず れ の state に お い て も, temperature, pressure dependency に は ほ と ん ど poor は な く, through speed の numerical の seaborne み が sulfur の segregation に よ り low す る こ と が わ か っ た. The <s:1> <s:1> results よ よ, the effect of sulfur <s:1>, and the actual rate of による water absorption and desorption in the surface サ サ ト ト <s:1> decreased にあると. The conclusion is た た. ま た こ の 観 point か ら, sulfur の を surface structure considering し て, suck off the water element resistance against の モ デ ル change line を な い be measured デ ー タ と compare し た と こ ろ, こ の モ デ ル に よ り be を 験 results reasonable に solution 釈 で き る こ と が わ か っ た.

项目成果

月刊「IONICS(アイオニクス)」. 11巻-11号. (1985)

月刊《IONICS》第 11 卷第 11 期。（1985 年）

Z.Phys.Chem.N.F.in print. (1986)

Z.Phys.Chem.N.F. 印刷中。

J.Nucl.Mater.133 ＆ 134. (1985)

J.核。133和134。（1985）