低放射化及びプラズマ対向材料の重水素・ヘリウム保持特性に対する表面不純物の影響

表面杂质对低活化和面向等离子体材料的氘和氦保留性能的影响

• 批准号: 15760619
• 负责人: 山内 有二
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760619/
• 关键词: 水素リテンション; ヘリウムリテンション; 表面不純物; プラズマ対向材料

核融合装置の大型化に伴い、燃料であるプラズマと装置の内壁との相互作用、即ちプラズマ壁相互作用の解明と制御が非常に重要となってきている。特に、燃料である水素同位体や核融合反応の結果生成されるヘリウムの保持(リテンション)や脱離挙動の把握は、プラズマ中の粒子制御や安全性の観点から非常に重要な研究テーマの一つである。放電時間の長期化や装置の大型化により、プラズマ対向壁には様々な組成をもつ堆積層(不純物層)が堆積してくる。その結果、従来調べられてきている候補材料の重水素・ヘリウムリテンション挙動が大きく変化する可能性がある。本研究では、プラズマ対向壁や核融合構成材料の候補となっている低放射化フェライト鋼、バナジウム合金等に対して表面不純物層を堆積させ、堆積による重水素・ヘリウムリテンション特性の変化を調べることを目的とした。今年度は大気中で長期間放置及び熱酸化したフェライト鋼の重水素リテンション特性を調べた。大気中に長期間放置したフェライト鋼には7nm程度の酸化層が見られた。この酸化層の厚さは機械研磨によって2nm程度となった。これらに重水素イオンを照射した結果、大気中に長期間放置したフェライト鋼では、低温で大きな脱離ピークが見られ、機械研磨を施したフェライト鋼の重水素リテンション特性と大きく異なった。機械研磨後のフェライト鋼を真空中で脱ガスした場合、低温の脱離が増加した。脱ガスにより表面に酸化層が形成されたためと見なせる。一方、熱酸化したフェライト鋼の重水素リテンション量は、機械研磨したものに比べて大きくなり、昇温脱離分析時に低温で脱離する重水素量が増加した。この傾向は特に低照射量領域で顕著であった。同じ壁候補材料のバナジウム合金でも表面不純物層に重水素トラップサイトが多く含まれることがわかっており、フェライト鋼の表面不純物層も同様にトラップサイトを多く含んでいると考えられる。

Nuclear fusion devices are becoming larger and larger, and the interaction between fuel and the inner wall of the device, that is, the interaction between fuel and wall, is very important. Special, fuel, water isotope, nuclear fusion reaction result generation, maintenance, control of dissociation, particle control, safety and safety are very important for research. The long-term development of the device and the large-scale development of the device are characterized by the accumulation of layers (impurity layers) on the opposite wall. As a result, it is possible to modify the candidate materials and heavy metals in the future. This study aims to improve the surface impurity layer accumulation and the properties of the candidate materials for the wall fusion, such as low radioactivity steel and alloy. This year, the heavy water element characteristics of steel are adjusted by long-term storage and thermal acidification. The acid layer of 7nm is found in the steel after long-term storage. The thickness of the acidified layer is mechanically ground to a degree of 2 nm. The results of heavy water element irradiation, high temperature medium and long term storage, high temperature separation, mechanical grinding, heavy water element separation, high temperature separation, high temperature separation, high temperature After mechanical grinding, the temperature of the steel is increased in vacuum and low temperature. The acid layer formed on the surface of the film was removed. For example, the amount of heavy water in steel is increased by thermal acidification, mechanical grinding, temperature separation, and temperature separation. This trend is especially low in the field of exposure. The surface impurity layer of the alloy with the same wall candidate material is composed of heavy water element, heavy water element and heavy water element.

项目成果

Deuterium retention of low activation ferritic steel and boronized wall in JFT-2M

JFT-2M 中低活化铁素体钢和渗硼壁的氘保留

• 发表时间: 2006
• 期刊: Fusion Engineering and Design To be published
• 作者: Y.Yamauchi;K.Yamaguchi;Y.Hirohata;M.Hashiba;T.Hino;K.Tsuzuki;Y.Kusama
• 通讯作者: Y.Kusama