核融合炉第一壁再堆積層形成におけるトリチウムの移行挙動

聚变反应堆第一壁上再沉积层形成过程中的氚迁移行为

• 批准号: 03J07759
• 负责人: 片山 一成
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J07759/
• 关键词: 核融合炉第一壁; グラファイト再堆積層; タングステン再堆積層; RFプラズマ; トリチウムインベントリー

D-T核融合炉建設にあたっては、炉内に保有されるトリチウム量の多寡、トリチウム安全管理技術の確立が最終的な社会的受容を決定すると考えられる。本研究は、化学工学的反応工学の観点からD-T核融合炉プラズマ対向壁におけるトリチウムインベントリーの評価、トリチウム挙動の把握及びトリチウムから見た材料の評価を行おうとするものである。本年度は、RF水素プラズマによるスパッタリング現象を利用して、核融合炉第一壁候補材料である等方性グラファイト及びタングステン再堆積層を作成し、再堆積層内水素捕捉量の定量を行った。1.本実験で得られたグラファイト再堆積層内の水素捕捉量(アトム比H/C)は、プラズマ条件により0.1-0.45と変化した。この値は、グラファイトベルクへの水素溶解度に比べはるかに大きく、再堆積層の形成が炉内トリチウムインベントリーを増大させることを改めて示唆した。また、再堆積層から水素を放出させるには、1000K程度の高温加熱が必要であり、炉内でのトリチウムの加熱放出は困難であることを指摘した。また、等方性グラファイトと再堆積層を同時にプラズマに曝し、損耗速度を定量したところ、再堆積層の損耗速度が一桁大きいことが明らかとなった。またその際、再堆積層内の水素はカーボンよりも速く放出される傾向が観測されたが、トリチウム放電洗浄の有効性については、さらに研究が必要である。2.タングステンは、他の第一壁候補材料に比べ水素溶解度が小さいといわれているが、本研究においてタングステン再堆積層を作成したところ、その内部には多量の水素が捕捉される事が明らかとなった。しかし、捕捉された水素は600K程度で速やかに放出されるため、第一壁温度を600K以上に設定する事でトリチウムインベントリーを低減できる事を指摘した。再堆積層内への水素・捕捉機構の解明のため重なる研究が必要である。

D-T nuclear fusion furnace construction, the number of furnace maintenance, the establishment of safety management technology and the ultimate social acceptance decision This study aims at the research of chemical engineering in the field of reverse engineering, including the evaluation of D-T nuclear fusion furnace, the control of its motion, and the evaluation of materials. This year, the RF water element capture phenomenon was utilized, and the first wall candidate material of the nuclear fusion furnace was prepared. The amount of water captured in the redeposition layer was quantified. 1. The amount of water captured in the redeposited layer (ratio H/C) was obtained from this study. The conditions for water capture were: 0.1-0.45. The solubility of water in the reactor is higher than that in the furnace, and the formation of the re-accumulation layer is higher than that in the furnace. It is necessary to heat the redeposited layer at a high temperature of 1000K. It is difficult to heat the redeposited layer. The loss rate of the re-deposited layer is higher than that of the original layer. It is necessary to study the tendency of water element in the re-accumulation layer to release rapidly during the process of deposition. 2. The first wall candidate material has a lower solubility than the first wall candidate material. In this study, the first wall candidate material has a higher solubility than the second wall candidate material. In this study, the first wall candidate material has a higher solubility than the second wall candidate material. The temperature of the first wall is above 600K. The temperature of the first wall is above 600K. It is necessary to study the mechanism of water element capture in re-accumulation layer.