Hydrogen isotope retentions and erosion/deposition profiles in the first wall of JT-60U

JT-60U第一壁における水素同位体蓄積と堆積・損耗分布

大矢 恭久*; 広畑 優子*; 中畑 俊彦*; 須田 泰市*; 吉田 雅史*; 新井 貴; 正木 圭; 奥野 健二*; 田辺 哲朗*

Oya, Yasuhisa*; Hirohata, Yuko*; Nakahata, Toshihiko*; Suda, Taichi*; Yoshida, Masashi*; Arai, Takashi; Masaki, Kei; Okuno, Kenji*; Tanabe, Tetsuo*

JT-60Uで用いられた第一壁グラファイトタイル表面の水素同位体蓄積挙動を評価するために、SEM, TDS, XPS及びSIMSを用いて、主要なタイルの堆積・損耗分布及び水素同位体蓄積量を調べた。その結果、第一壁上側は厚いボロン膜に覆われていた。一方、第一壁下側ではボロンと炭素の混合膜が形成していた。ポロイダル方向の重水素分布は比較的均一であることがわかったが、TDSによる重水素脱離挙動はタイルの位置により大きく異なっていた。第一壁上側では厚いボロン膜に覆われており、重水素TDSスペクトルは第一壁下側のボロン濃度が低い膜中の重水素脱離温度と比べて低い温度で放出ピークが観測された。また、第一壁タイルにおけるD/H比はダイバータタイルで測定されたD/H比よりも明らかに大きく、第一壁へのNBIによる高エネルギーの重水素の打ち込みによる影響が考えられた。さらに、ダイバータと比較して第一壁では放電実験中の温度が573Kと低いため、打ち込まれた重水素の脱離が少なく、D/H比が高くなったと推察された。

To investigate retention characteristics of hydrogen isotopes in the first wall tiles of JT-60U, surface morphology, erosion/deposition profiles and hydrogen isotope retentions were examined by SEM, XPS, TDS and SIMS. It was found that poloidal deuterium retention profile was rather uniform, while the thermal desorption behavior of deuterium was quite different depending on the locations of the tiles. Deuterium retained in the upper first wall, where was covered by thick boron layers with high concentration of B, was desorbed at lower temperature than that in the lower area covered by carbon layers with much less B content. D/H ratio in the first wall tiles was appreciably higher than that observed in the divertor tiles, suggesting the injection of high energy deuteron originating from NBI into the first wall. In addition, the lower temperature of the first wall compared to that of the divertor tiles would prohibit desorption of the implanted deuterium and/or its replacement by subsequent D or H impingement.