Removal of co-deposited layers by excimer lasers

エキシマレーザーによる共堆積層除去

洲 亘; 川久保 幸雄*; Luo, G.; 西 正孝

Shu, Wataru; Kawakubo, Yukio*; Luo, G.; Nishi, Masataka

核融合炉プラズマ対向機器からのトリチウム回収は安全性確保及び稼働率向上の観点から重要な課題である。本研究では、プラズマ対向壁上に形成されて大量のトリチウムが含まれることが知られているカーボン共堆積層の除去へのエキシマレーザーの適用性について、エキシマレーザー(KrF及びArFレーザー)照射によるトカマク型大型核融合試験装置(JT-60及びTFTR)の共堆積層の除去率のレーザーフルエンス依存性を調べ、またレーザー照射中の放出ガスを調べるとともに共堆積層の除去機構を考察した。この中で、KrFレーザーの11J/cm のレーザーフルエンスでの照射の場合には、JT-60共堆積層の除去率は5.0m/pulseに達すること、放出される水素同位体の化学形が主に水素分子の形であって、容易に回収できることを見出した。また、0.8J/cmでのKrFレーザー照射の場合は表面に局部溶融によるコーンが生成され、約2.3J/cmのアブレーション閾値を超えると激しい溶融が起こることをSEMによって確認した。

Recovery of tritium from co-deposited layers is a crucial issue for fusion machines that use carbon as plasma facing materials. In this study, the removal rate of the JT-60 and TFTR co-deposited layers by KrF laser was measured for varying laser energy density. The removal rate of 5.0 m/pulse was achieved for the JT-60 co-deposited layers at the energy density of 11 J/cm for KrF excimer laser. Hydrogen (tritium) was released in the form of hydrogen molecules and readily recovered. The formation of cones due to local surface melting was observed at the KrF laser energy density of 0.8 J/cm, whereas strong melting was determined to be the mechanism of the ablative removal of the JT-60 co-deposited layers at the energy density greater than the ablation threshold.