重照射下における水素リサイクリングと放射線損傷の研究

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高エネルギーイオンの減速と熱化されたイオンの拡散、偏析、トラップ座の生成、消滅、材料の組成変化が同時に進行している重照射下におけるプラズマ、壁相互作用の問題を解析するため、イオンの減速過程を記述するモンテカルロシミュレーションコード(ACAT)と熱化されたイオンの拡散・偏析過程を記述するDIFFUSEコードを組み合わせたACAT-DIFFUSEコードを開発した。このことにより、水素リサイクリングにあっては、再放出過程における照射促進拡散の寄与が重要である事が判明した。すなはち、拡散の活性化エネルギーのうちの欠陥形成エネルギーの分が入射粒子との散乱によりたたき出されて小さい動エネルギーだけで粒子が拡散できるという形の照射促進拡散により表面n移動した粒子が入射粒子のエネルギーを得て飛び出すという、一種のスパッタリングのような機構で再放出される効果があるドーズ以上になると重要である。また、原子半径の異なる2元素物質においては、エキルギー付与分布のピーク近傍では、一種の置換反応により、よりサイズの大きい元素の比が圧倒的に高くなる事がわかった。また同時にスパッタリング収量のドーズ依存性も計算したが、最初はバルクの組成比に近づく結果となり、実験値と一致した。今後の取り組むべき問題としては、(1)シミュレーションの結果をもとにして系のモデル化を行い解析的なアプローチをする。(2)拡散係数を固体内部の密度に応じて変化している訳だから、その種の照射促進拡散をも考慮できるよう改良する。(3)現在、ACAT-01FFUSEコードの入射粒子の入射条件は単色であるが、実際の核融合炉では分布をもっているので、イオンの入射条件ヲ現実的なものにする。このことは境界プラズマのコードとの組み合わせを考えていく必要がある。