高純度ボロン薄膜中に捕捉された重水素の脱離過程の速度論的解明

Kinetics study of deuterium desorption process in high purity boron film

中畑 俊彦*; 大矢 恭久*; 吉河 朗*; 須田 泰市*; 小柳津 誠*; 芦川 直子*; 西村 清彦*; 柳生 純一; 木津 要; 信太 祐二; 新井 貴; 宮 直之; 奥野 健二*

Nakahata, Toshihiko*; Oya, Yasuhisa*; Yoshikawa, Akira*; Suda, Taichi*; Oyaizu, Makoto*; Ashikawa, Naoko*; Nishimura, Kiyohiko*; Yagyu, Junichi; Kizu, Kaname; Nobuta, Yuji; Arai, Takashi; Miya, Naoyuki; Okuno, Kenji*

JT-60Uにて行われているボロニゼーションを模擬し、静岡大学のP-CVDにて膜調製を行った高純度ボロン膜に対して飽和量の重水素を照射した後、加熱とSIMS測定を繰り返し行い、膜中に捕捉された水素同位体放出過程に関する以下の知見を得た。673K, 773K, 873Kでの等温加熱実験の結果、膜中に捕捉された重水素は表面に偏在しており、表面での再結合反応を律速段階として放出していることがわかった。各加熱温度での等温加熱実験の結果と質量平衡方程式による解析により、各温度での実効的な再結合定数をそれぞれ算出し、実効的な活性化エネルギーを1.80.02eVと決定した。この値は、Gaussian 03を用いた計算結果とH-H結合の生成エネルギーの関係から算出された値よりもわずかに大きい。この違いは膜内における拡散の影響と考えられる。一方、算出された活性化エネルギーをもとに数値解析した昇温脱離スペクトルのピーク位置が実験結果と一致することから、質量平衡方程式から算出された活性化エネルギーを用いて、実機における水素同位体の放出過程を模擬できることが期待される。

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