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Excitation behavior of rare gases in low-energy plasma

低エネルギープラズマ中の希ガスの励起挙動

小河 浩晃  ; 木内 清

Ogawa, Hiroaki; Kiuchi, Kiyoshi

Xeのような重元素希ガスは、核分裂生成物として、核燃料の高燃焼度化に伴い大量に生成される。照射効果によって励起された重元素希ガスと低エネルギー電子間の相互作用は、そのガス放出機構を理解するうえで、また、放射性核分裂生成物の回収法を開発するうえで、非常に重要となる。本研究では、RF式の開放型及び密閉型の2種類の低エネルギープラズマ試験装置を準備した。開放型の電子密度は、各希ガスのイオン化エネルギーの増加に伴い増加した。しかし、重元素希ガス(Ar, Kr, Xe)の密閉型の電子密度は、軽元素希ガス(Ne, He)の電子密度と比較して三桁以上増加した。その違いは、密閉型では、マルチスパッタリング効果によって壁表面で生成した低エネルギー電子とその運動量移行断面積に基づいたものであると解釈される。

Heavy rare gases like Xe have the highest abundance as fission products formed with dependence on the burnup of nuclear fuels. The interaction between heavy rare gases and low-energy electrons excited by irradiation effect is very important for understanding the gas release mechanism and for developing the collecting method of radioactive fission product gases. Two types of plasma-testing apparatuses for the opened and closed low-energy plasma were arranged using the radio frequency excited electrons. The electron density in the opened plasma increased with increasing the ionization energy of each rare gas. However, the electron density in the closed plasma of heavy rare gases (Ar, Kr, and Xe) was enhanced nearly a thousand times higher than that of light rare gases (Ne and He). The difference was interpreted based on the cross section for energy transfer to the low-energy electron formed by multisputtering effect on wall surfaces in the closed plasma.

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分野:Nuclear Science & Technology

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