核融合炉プラズマ対向材料における水素同位体・ヘリウム同時照射効果に関する研究

氢同位素和氦同时辐照对聚变反应堆面向等离子体材料的影响研究

• 批准号: 15760623
• 负责人: 岩切 宏友
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyushu 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 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760623/
• 关键词: 核融合炉材料; 照射効果; ナノテク; ヘリウム; 走査型プローブ顕微鏡; 電子顕微鏡; プラズマ対向材料; 原子力材料; 昇温脱離測定; 水素同位体; ベリリウム金属間化合物; 照射損傷

当該研究課題の成果について国内発表4件、海外発表1件を行った。また学術雑誌のJournal of nuclear materials及びJournal of Plasma and Fusion Researchにそれぞれ一件の論文が掲載された。さらにMaterials Transactionsには一件の論文の掲載が決定している。本年度はプラズマ対向材料として最近注目されている低放射化フェライト鋼におけるヘリウム照射効果に関する研究を走査型プローブ顕微鏡(SPM)などを用いて行った。従来,走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた表面形状観察は多数行われてきたが,その分解能には限界があり,損傷機構を解明する上で十分とはいえない.SPMは試料表面を高倍率で観察可能な装置であり、照射材における表面構造についての新規的な観察・解析を行うことができる。1×10^<21>He^+/m^2照射した試料では、SEM観察では表面形状変化は確認されないが、SPM観察により高低差が数nm程度のわずかな乱れが観察された。これはスパッタリングによる影響だと考えられる。照射量が1×10^<22> He^+/m^2に達すると、直径300nm程度の表面ブリスターが観察された。SPM観察から、このブリスターの高低差が50nm程度であることがわかった。さらに表面全体に直径20〜30nmの微小ブリスターが高密度に形成されていることも明らかになった。さらに高照射領域の3×10^<22>He^+/m^2においてはSEM観察では凹凸がまったく確認できなかったが、SPM観察の結果、直径30nm程度、高低差50nm程度の凹凸が表面全体に形成されていることが明らかになった。これは先ほど示された300nm程度の表面ブリスターの皮がスパッタリングによってすべて削り落とされ、表面全体を覆う微細表面ブリスターのみが残存して縦方向に成長したことが原因だと考えられる。

关于研究主题的结果，进行了四个国内演讲和一份海外演讲。一篇论文也发表在《核材料杂志》和《等离子体与融合研究杂志》上。此外，已经决定在材料交易中发表一篇论文。今年，我们使用扫描探针显微镜（SPM）对低激活的铁素体钢（最近一直吸引了作为等离子体的材料引起人们的注意力，对氦辐射的影响进行了研究。尽管已经使用扫描电子显微镜（SEM）进行了许多表面形状观察，但它们的分辨率受到限制，不足以阐明损伤机制。 SPM是一种可以在高放大倍率下观察样品表面的设备，从而可以对辐照材料的表面结构进行新的观察和分析。在用1×10^<21> He^+/m^2辐照的样品中，在SEM观察结果中未观察到表面形状的变化，但是在SPM观测中观察到较小的波动，高度升高约为几个NM。这被认为是溅射的效果。当辐照量达到1×10^<22> He^+/m^2时，观察到直径约为300 nm的表面水泡。 SPM观察结果表明，该水泡的升高差异约为50 nm。此外，已经揭示了直径为20-30 nm的微型尺寸在整个表面上以高密度形成。此外，在高辐照区域中，在SEM观察结果中未观察到不均匀性，但是SPM观察表明，直径约为30 nm的不平衡性，在整个表面上形成了约50 nm的高度差。这被认为是因为上面所示的大约300 nm的表面水泡的皮肤都被溅射刮掉了，只有覆盖整个表面的细表面水泡保留下来并沿垂直方向生长。

项目成果

Irradiation Effects of Low Energy Helium Ions in Metallic Materials

低能氦离子对金属材料的辐照效应

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Plasma and Fusion Research Vol.81 No.1
• 作者: Y.Yamauchi;K.Yamaguchi;Y.Hirohata;M.Hashiba;T.Hino;K.Tsuzuki;Y.Kusama;Hirotomo Iwakiri
• 通讯作者: Hirotomo Iwakiri

Thermal Desorption of Deuterium from Ion Irradiated Be_<12>Ti

离子辐照Be_<12>Ti中氘的热脱附

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Nuclear Materials 329-333
• 作者: Y.Yamauchi;K.Yamaguchi;Y.Hirohata;M.Hashiba;T.Hino;K.Tsuzuki;Y.Kusama;Hirotomo Iwakiri;Hirotomo Iwakiri et al.;Hirotomo Iwakiri et al.
• 通讯作者: Hirotomo Iwakiri et al.

Hirotomo Iwakiri: "Thermal Desorption of Deuterium from Ion Irradiated Be_<12>Ti"Journal of Nuclear Materials. (in press). (2004)

Hirotomo Iwakiri：“离子辐照Be_12Ti中氘的热解吸”核材料杂志。