核融合装置プラズマ対向壁におけるトリチウムの蓄積とリサイクリング

聚变装置面向等离子体的壁中氚的积累和回收

• 批准号: 05J07660
• 负责人: 杉山 一慶
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J07660/
• 关键词: トリチウム; プラズマ-炉壁相互作用; イメージングプレート; イオンビーム分析

1)前年までのイメージングプレート(IP)法を用いた研究成果により、重水素(D)のみを用いた運転を行う各プラズマ実験装置(D装置)において、D-D核反応により発生するトリチウム(T)の炉壁への蓄積分布を明らかにした。この際のTは発生エネルギーが約1MeVと主プラズマ温度(〜10keV)に比して高エネルギーであるため、蓄積へ至る機構は磁場中における高エネルギーイオンの振舞いに支配されることがわかった。これはプラズマ中での高エネルギーイオンの挙動を示す実験的結果として、意義深い知見であった一方、次代炉で燃料として導入されるTの蓄積を外挿するに当たっては、D装置ではさらにD(及び軽水素(H))の地区性状況把握が重要であることが示された。これに基づき、マックス・プランク研究所(独)との協力の下、D装置であるJT-60U(日本原子力研究開発機構)のプラズマ対向壁表面に蓄積されたH、Dをイオンビーム分析により求めることを試み、その深さ分布を定量的に示した。これにより、プラズマ対向壁への水素蓄積機構の一端を明らかにするとともに、従来のプラズマ放電を用いた壁洗浄(蓄積されたトリチウムの除去)法に関しても重要な知見を得た。2)少量ながらTを燃料として導入しているJET(英国・カラム研究所)においてIP法によるT分布の測定を行った。特にJETではトリチウム蓄積で問題となっているダイバータの構造を変化させており、それとT分布との相関の有無は、炉構造の最適化という観点から重要である。本研究ではダイバータアーマーマタイル及び、ダイバータ部に設置された水晶振動子膜測定器(表面に形成される炭化水素膜厚測定が目的)上のT分布を詳細に測定した。この結果、構造に関わらずプラズマから陰となる低温部分に、T濃度の高い炭化水素膜が形成されることを明らかにした(炭素は壁材に由来)。これは炉壁の温度がT蓄積に対して重要な要素であることを示している。

1)The research results of the application of the IP method in the previous year showed that the accumulation distribution of heavy water element (D) in the furnace wall of each application device (D device) and D-D nuclear reaction device was obvious. The temperature of the main body (~ 10keV) is about 1MeV, and the temperature of the main body is about 1 MeV. The results of this study indicate that it is important to understand the local conditions of the fuel in the first and second generation. The accumulation of H and D on the surface of the wall is quantitatively demonstrated by the cooperation of the Institute of Atomic Energy (JARDI) and the Institute of Atomic Energy (JARDI). The water storage mechanism of the wall is clear, and the water storage mechanism is clear. 2)A small amount of T was introduced into the JET(British Research Institute) to determine the T distribution by IP method. In particular, the problem of accumulation of JET is that the structure of JET is changed, T distribution is correlated, and optimization of JET structure is important. In this study, T distribution was measured in detail on a crystal vibrating film measuring device (for the purpose of measuring the thickness of carbonized water film). As a result, the structure of the carbon wall is related to the formation of carbon films at low temperatures and high T concentrations. The temperature of the furnace wall is the most important factor.

项目成果

Ion beam analysis of H and D retention in the near surface layers of JT-60U plasma facing wall tiles

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2007.01.119
• 发表时间: 2007-06
• 期刊: Journal of Nuclear Materials
• 影响因子: 3.1
• 作者: K. Sugiyama;T. Hayashi;K. Krieger;M. Mayer;K. Masaki;N. Miya;T. Tanabe

Deuterium depth profiling in JT-60U tiles using the(^3He,p)^4He resonant nuclear reaction

使用(^3He,p)^4He 共振核反应对 JT-60U 瓷砖中的氘深度进行分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Nuclear Materials (印刷中)
• 作者: Y.Yamanashi;A.Akimoto;N.Yoshikawa;M.Tanaka;T.Kawamoto;A.Fujimaki;K.Sugiyama et al.;K.Sugiyama et al.;T.Tanabe et al.;T.Hayashi et al.
• 通讯作者: T.Hayashi et al.

Post mortem analysis of a JET quartz microbalance system

JET 石英微天平系统的事后分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Nuclear Materials (印刷中)
• 作者: Y.Yamanashi;A.Akimoto;N.Yoshikawa;M.Tanaka;T.Kawamoto;A.Fujimaki;K.Sugiyama et al.;K.Sugiyama et al.;T.Tanabe et al.;T.Hayashi et al.;H.G.Esser et al.
• 通讯作者: H.G.Esser et al.

Detailed tritium distribution on the JET MK IIA divertor tiles

JET MK IIA 偏滤器瓷砖上详细的氚分布

• 发表时间: 2005
• 期刊: Fusion Science and Technology 48
• 作者: T.Tanabe;Y.Hirohata;Y.Oya;M.Oyaidzu;A.Yoshikawa;Y.Onishi;T.Hirai et al.;K.Ohya et al.;S.Ebisu et al.;A.Yoshikawa et al.;Y.Sakawa et al.;K.Tsuzuki et al.;Y.Oya et al.;Y.Hirohata et al.;K.Sugiyama et al.
• 通讯作者: K.Sugiyama et al.

Tritium distribution on plasma-facing tiles from ASDEX Upgrade

ASDEX Upgrade 的等离子面瓷砖上的氚分布

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Nuclear Materials 337-339
• 作者: T.Tanabe;Y.Hirohata;Y.Oya;M.Oyaidzu;A.Yoshikawa;Y.Onishi;T.Hirai et al.;K.Ohya et al.;S.Ebisu et al.;A.Yoshikawa et al.;Y.Sakawa et al.;K.Tsuzuki et al.;Y.Oya et al.;Y.Hirohata et al.;K.Sugiyama et al.;T.Tanabe et al.;K.Isobe et al.;T.Shibahara et al.;K.Sugiyama et al.
• 通讯作者: K.Sugiyama et al.