Transmission electron microscopy of redeposition layers on graphite tiles used for open divertor armor of JT-60

JT-60オープンダイバータ領域で使用された黒鉛タイル上再堆積層のTEM観察

後藤 純孝*; 新井 貴; 柳生 純一; 正木 圭; 児玉 幸三; 宮 直之

Goto, Yoshitaka*; Arai, Takashi; Yagyu, Junichi; Masaki, Kei; Kodama, Kozo; Miya, Naoyuki

JT-60の下部X点ダイバータで使用された黒鉛タイル上の再堆積層を、透過型電顕(TEM)及び制限視野電子回折(SAD)により解析した。タイル使用時期は1988年6-10月で、各300回と1500回の下部X点ダイバータ配位及びリミター配位による軽水素放電が行われた。SEMによる再堆積層の断面観察により、トロイダル方向の厚さ分布を測定した。内側再堆積層2か所から採取した表面層約6mのポロイダル及びトロイダル断面TEM像を観察し、各層構造と約40回のショット履歴を対応させ解析した。再堆積層中の柱状構造は、低加熱入力(11MW)のダイバータ配位放電で「足」位置から離れた領域に、また層状構造はリミター放電または高加熱入力のダイバータ配位放電に対応して形成される。また炭素-Moあるいは炭素-Ni, Fe, Cr, Tiの共堆積層はディスラプションに対応する。柱状堆積物及びその結晶子のトロイダル配向角分布から、柱状構造の成因は、低温成膜による吸着原子の低移動度と、炭素不純物イオンの斜入射によるセルフシャドウ効果で説明した。

TEM and Selected Area Diffraction (SAD) were made on nm-structures of redeposition layers on graphite tiles used in the lower-X-point divertor of JT-60. The tiles were used in the 1988 experimental campaign in which 300 divertor discharges and 1500 limiter discharges were made. TEM observations were made at poloidal and/or toroidal sections at two positions on the inboard side of the inner-separatrix strike point. Layer structures in 0-6micron depths were correlated to the last 40-shots in the campaign. Columnar structures corresponded to divertor discharges of additional heating power below 10MW. Lamellar structures were due to limiter discharges or to the higher power divertor discharges. Carbon-Mo, Ti or carbon-Ni, Fe, Cr, Ti codeposition layers were ascribed to disruptive shots. From analyses on poloidal orientation of the column axes and graphene sheets composing columns, the observed columnar structures were ascribed to both low adatom-migration due to the low deposition temperatures and also to self-shadowing effects due to inclined incidence of carbon impurity ions.