ヘリウム・水素同位体照射下におけるプラズマ対向材料の動的リテンション特性

氦/氢同位素辐照下面向等离子体材料的动态保留特性

• 批准号: 17760668
• 负责人: 岩切 宏友
• 金额: $ 1.6万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760668/
• 关键词: 透過型電子顕微鏡; 核融合炉材料; イオン照射効果; プラズマ対向材料; 水素同位体; 格子欠陥; ヘリウム; タングステン; 重水素; 照射効果; 核融合材料; 水素; ボイド; 昇温脱離実験

本研究は水素同位体及びヘリウム照射下における各種プラズマ対向材料の動的リテンション特性についての基礎的かつ系統的なデータを取得し、ITERやLHD等の各種大型装置が長時間放電時に生じうる問題点を明らかにし、関連する研究者に必要な知見を提供することを目的として行った。動的リテンション特性を十分に解析するための要衝は材料中に形成されるナノレベルの欠陥の挙動にある。本課題研究においては、ダイバーター環境下でのタングステンの使用を考慮し、1273K以上の高温領域におけるヘリウム照射効果に関する基礎的な知見を得ることを目的とした。この温度領域においては、従来までに制御された照射研究はほとんど行われておらず、その学理の解明に必要なデータが非常に少ない。具体的には1273K以上の温度でヘリウムイオン照射後、材料内に形成される微細損傷組織を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いることによって観察した。得られた代表的な結果を以下に示す。(1)照射温度が高くなるにしたがって、バブルの密度が低下した。この現象は、ヘリウムバブルの安定核形成効率の低下及び形成されたバブルがブラウン運動などにより試料表面から脱離可能な温度領域にあることに起因している。(2)1473Kでのバブルは球形ではなく角張った形状を示した。したがって、この時のバブルの圧力は平衡圧よりも低く、バブル中のヘリウム濃度は1273K照射の場合に比べてかなり低くなっている。(3)照射温度の上昇に伴い、粒界部でのバブルの成長がより顕著になり、特徴的な形状・配列が現出する。これは、照射温度の増加に伴い、粒界部における空孔の捕獲効率が上昇していることを示している。(4)1473Kにおいて形成されたバブルは少なくとも注入領域の3倍(200nm程度)にまで存在していた。このことは、原子空孔とヘリウムが多量に拡散していき、深部においてもキャビティの核形成およびその成長が行われることに起因する。

This study aims to provide the researchers with the necessary knowledge on the characteristics of various kinds of rate-oriented materials under irradiation, such as the acquisition of basic rate-oriented systems, ITER and LHD, and other large-scale devices for long-term discharge. The dynamic characteristics of the material are analyzed in detail. The purpose of this study is to consider the use of radiation in high temperature areas above 1273K. This temperature field is very important for controlling radiation research. Specifically, after irradiation at temperatures above 1273K, fine damage structures are formed in the material and observed by transmission electron microscopy (TEM). The results are shown below. (1)The irradiation temperature is higher, and the density of the film is lower. This phenomenon is caused by the decrease of stable nucleus formation efficiency and the formation of stable nucleus. (2)1473K The pressure of the film is lower than that of the film when the film is irradiated at 1273K. (3)Irradiation temperature rise accompanied by the growth of grain boundary, characteristic shape and arrangement appear The increase of irradiation temperature is accompanied by the increase of hole capture rate in grain boundary. (4) At 1473K, the formation of a small number of particles in the implanted region is 3 times (200nm) larger than that in the implanted region. The reason for this is that the atomic void and the formation of nuclei in the deep part of the body are scattered and dispersed.

项目成果

Suppression of blister formation and deuterium retention on tungsten surface due to mechanical polishing and helium pre-exposure

• DOI: 10.1088/0029-5515/45/7/016
• 发表时间: 2005-06
• 期刊: Nuclear Fusion
• 影响因子: 3.3
• 作者: D. Nishijima;H. Iwakiri;K. Amano;M. Ye;N. Ohno;K. Tokunaga;N. Yoshida;S. Takamura

Formation of interstitial loops in tungsten under helium ion irradiation: Rate theory modeling and experiment

• DOI: 10.1016/j.nimb.2006.11.008
• 发表时间: 2007-02
• 期刊: Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section B-beam Interactions With Materials and Atoms
• 影响因子: 1.3
• 作者: Yoshiyuki Watanabe;H. Iwakiri;N. Yoshida;K. Morishita;A. Kohyama

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

透過型電子顕微鏡によるヘリウム照射材の微細組織観察

使用透射电子显微镜观察氦辐照材料的微观结构

• 发表时间: 2005
• 期刊: 九州大学応用力学研究所所報 129
• 作者: T. Baba;H. Iwakiri;R. Sugano;N. Yoshida;N. Yoshida;T.Baba;岩切宏友
• 通讯作者: 岩切宏友

Impact of low energy helium irradiation on plasma facing metals

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2004.10.162
• 发表时间: 2005-03-01
• 期刊: JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Yoshida, N;Iwakiri, H;Baba, T
• 通讯作者: Baba, T