大型プラズマ閉じ込め装置における材料の損耗・損傷過程に関する研究

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研究計画書に従い,1.LHD壁コンディショニング法の改善と2.LHDダイバータプラズマによる材料の損耗・損傷機構の解明に関する研究を実施した.1.では,LHDのHe主放電においてマテリアルプローブシステムを用いた材料照射実験を実施し,第一壁材料が受ける照射損傷について検討した,照射後の試料内部には多量の照射欠陥が形成されており,それらより見積もられる第一壁への中性粒子束は〜10^<19>He/ms以上,エネルギーは1〜2keVに達することを結論付けた.粒子束については他のシミュレーション研究とも対応する値であるが,エネルギーについては予測を超える値であった.これらのデータより欠陥やそこに捕捉されるプラズマ粒子の量や深さ分布を見積もることが可能であり,壁コンディショニングの動作ガスや時間を設定するために有用なデータとなった.2.では,マテリアルプローブシステムを用いたWの材料照射実験と並行して,LHDダイバータタイル(IG-430U)表面の化学組成分析とそこに捕捉されているプラズマ粒子(H)の定量評価を実施した.ダイバータタイルの表面分析では,場所によって損耗や堆積の発生領域が様々であることが確認された.特に,堆積が支配的な領域では数百nmを超える厚い炭素共堆積層が存在し,そこでの捕捉水素量は極めて高い(H/C〜0.3)ことが示された.このような炭素共堆積層は壁排気特性を変化させる要因になることが考えられるだけでなく,トーラス内での共堆積層の分布を知ることはトリチウムインベントリーなどの安全面において重要な意味を持つと考えられる.これらの内容は,2006年5月に中国・合肥において開催された第17回プラズマ・壁相互作用の国際会議(PSI-17),および2006年10月に中国・成都において開催された第21回IAEA核融合エネルギー国際会議にて報告した.