核反応分析法によるプラズマ対向壁の重水素保持量分析

使用核反应分析方法对等离子体面壁进行氘滞留分析

• 批准号: 17760674
• 负责人: 林 孝夫
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 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-17760674/
• 关键词: 重水素; 核反応分析法; NRA; JT-60U; プラズマ対向壁; 黒鉛タイル; プラズマ壁相互作用; 共堆積; ダイバータ

重水素(D)とトリチウム(T)を用いたDT核融合炉においてプラズマ対向壁候補である炭素材を使用した場合、炭素壁中にトリチウムが残留する。この残留トリチウム量を正確に評価し、その蓄積過程を解明することは燃料リサイクリング及び炉内保守の観点から重要な課題の1つである。DおよびTは共に水素同位体であることから、Dをプラズマ燃料としたJT-60UにおけるD量の評価は、将来のDT炉におけるトリチウム保持量評価に有用である。本研究ではJT-60Uプラズマ対向壁から切り出した試料に0.8〜3.5MeVに加速した3Heイオンビームを照射しD(3He,p)4He反応により放出される陽子数を測定することによりD量を評価した。最もDが多かったのは外側ドームウィングの排気スロット近傍で、深さ16μmまでの面密度は〜3.2×10^<22>D/m^2であった。ここでは数ミクロンの再堆積層がタイル表面に観察されており、共堆積により多量のDが蓄積したと考えられる。深さ分布については数ミクロンの深さにD/C〜0.07の緩やかなピークがあった。これは大気解放前にプラズマ対向壁からトリチウムを除去するための軽水素放電により表面近傍のDが軽水素(H)に置換したためである。60μmの炭素再堆積層が観測されている内側ダイバータでは、表面部分のDは外ドームウィングより少なかったものの、深い領域のDは全試料中で最も多かった。これは軽水素放電により再堆積層の浅い部分のDはHに置換するが、深い部分のDは置換されず、多量のDが深い部分に蓄積することを示している。またプラズマ運転時のタイル温度が高く、損耗が支配的な外側ダイバータでは、表面部分でも重水素濃度が低かったが(D/C<0.003)、深い領域まで重水素濃度が同程度で維持されていた。これらの結果を纏めた論文がJournal of nuclear materialsに掲載された。

The heavy element (D) is used in the fusion furnace, and the carbon material is used in the carbon wall. This is an important issue for the correct evaluation of residual emissions and the elucidation of their accumulation processes, such as fuel emissions and furnace conservation. D In this study, JT-60U was accelerated from 0.8 MeV to 3.5 MeV and irradiated with D(3He,p) 4He. The number of cations emitted was measured and evaluated. The area density of the most common surface area is ~ 3.2×10^ D/m^2 at a depth of 16μm<22>. The number of re-deposited layers is increased by the amount of accumulated layers. The depth of the distribution is D/C ~ 0.07. Before the liberation of the Great Wall, the water element was removed from the surface and the water element (H) was replaced. 60μm carbon re-deposition layer is measured in the inner part of the sample, the outer part of the surface part of the sample, and the inner part of the sample. This indicates that the D in the shallow part of the accumulation layer is replaced by the D in the deep part, and the D in the deep part is accumulated. The temperature in the outer part is higher than that in the outer part, the heavy water concentration in the surface part is lower (D/C&lt;0.003), and the heavy water concentration in the deep part is maintained to the same extent. The results were published in the Journal of nuclear materials.

项目成果

Neutronics assessment of advanced shield materials using metal hydride and borohydride for fusion reactors

• DOI: 10.1016/j.fusengdes.2005.09.060
• 发表时间: 2006-02
• 期刊: Fusion Engineering and Design
• 影响因子: 1.7
• 作者: T. Hayashi;K. Tobita;S. Nishio;K. Ikeda;Y. Nakamori;S. Orimo

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

使用 D(3He, p)^4 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 363-365
• 作者: N.Yoshida;H.Iwakiri;K.Tokunaga;T.Baba;T. Hayashi(林 孝夫)
• 通讯作者: T. Hayashi(林 孝夫)

Deuterium depth profiling in JT-60U W-shaped divertor tiles by nuclear reaction analysis

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2005.06.019
• 发表时间: 2006-02
• 期刊: Journal of Nuclear Materials
• 影响因子: 3.1
• 作者: T. Hayashi;K. Ochiai;K. Masaki;Y. Gotoh;C. Kutsukake-;T. Arai;T. Nishitani;N. Miya

独立行政法人日本原子力研究開発機構(JAEA)の研究成果のURL

独立行政机构日本原子能机构 (JAEA) 研究成果的 URL

Possibility of tritium self-sufficiency in low aspect ratio tokamak reactor with the outboard blanket only

仅使用外侧包层的低纵横比托卡马克反应堆实现氚自给自足的可能性

• 发表时间: 2006
• 期刊: Fusion Engineering and Design 81
• 作者: N.Yoshida;H.Iwakiri;K.Tokunaga;T.Baba;T. Hayashi(林 孝夫);林 孝夫
• 通讯作者: 林 孝夫