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

核反応分析法を用いたJT-60UのW型ダイバータタイルの重水素保持量深さ分析

林 孝夫; 落合 謙太郎; 正木 圭; 後藤 純孝*; 沓掛 忠三; 新井 貴; 西谷 健夫; 宮 直之

Hayashi, Takao; Ochiai, Kentaro; Masaki, Kei; Goto, Yoshitaka*; Kutsukake, Chuzo; Arai, Takashi; Nishitani, Takeo; Miya, Naoyuki

核反応分析法(NRA)を用いてJT-60Uダイバータ部のプラズマ対向壁に用いられている炭素タイル中の重水素保持量深さ分布を測定した。最も重水素濃度が高かったのは外側ドームウィングタイルでD/$$^{12}$$Cの値は0.053であり、その重水素蓄積過程は炭素-重水素の共堆積によるものと推定された。また外側及び内側のダイバータターゲットタイルにおいてはD/$$^{12}$$Cは0.006以下であった。軽水素を含めた水素同位体の濃度については、NRA及びSIMS分析結果からドーム頂部タイルの(H+D)/$$^{12}$$Cを0.023と推定した。一方OFMC計算を用いてNBIで入射した高エネルギー重水素がドーム領域に打ち込まれることを示した。また重水素の打ち込みや炭素との共堆積などによる重水素蓄積は、タイルの表面温度や損耗・堆積などの表面状態の影響を受けることを示した。重水素保持量深さ分布,SEM分析及びOFMC計算により、重水素分布はおもに重水素-炭素の共堆積,重水素イオンの打ち込み及びバルクへの拡散の複合したプロセスにより決まることを明らかにした。

Deuterium concentrations and depth profiles in plasma-facing graphite tiles used in the divertor of JT-60U were investigated by NRA. The highest deuterium concentration of D/$$^{12}$$C of 0.053 was found in the outer dome wing tile, where the deuterium accumulated probably through the deuterium-carbon co-deposition. In the outer and inner divertor target tiles, the D/$$^{12}$$C data were lower than 0.006. Additionally, the maximum (H+D)/$$^{12}$$C in the dome top tile was estimated to be 0.023 from the results of NRA and SIMS. OFMC simulation showed energetic deuterons caused by NBI were implanted into the dome region with high heat flux. Furthermore, the surface temperature and conditions such as deposition and erosion significantly influenced the accumulation process of deuterium. The deuterium depth profile, SEM observation and OFMC simulation indicated the deuterium was considered to accumulate through three processes: the deuterium-carbon co-deposition, the implantation of energetic deuterons and the deuterium diffusion into the bulk.

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パーセンタイル:35.61

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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