ヘリウムバブル・ホールが形成されたタングステン表面へのレーザー照射実験

Laser irradiation experiments to the tungsten surface having helium bubbles and holes

梶田 信; 大野 哲靖*; 高村 秀一*

Kajita, Shin; Ono, Noriyasu*; Takamura, Shuichi*

本研究ではITERの計測装置で用いられる予定の金属ミラー材料の開発・評価のために、タングステンへのレーザー照射による損傷の評価を行った。タングステンへのヘリウムプラズマの照射によりバブル・ホールが形成されたタングステン表面へのレーザー照射実験を行った。数nsのパルス幅のヤグレーザー及びサブmsのパルス幅のルビーレーザーの照射に伴う表面損傷の影響を実験的に調べた。加えて、レーザー照射に伴う物理現象を解明するために、熱伝導方程式を用いてモデル計算を行い、短パルスの場合には熱負荷に伴いホールの上部が溶け、ホールが爆発している可能性が示唆された。

The effects of a transient heat load on damaged tungsten due to helium plasma irradiation have been investigated using a ruby laser with long pulse duration in the divertor simulator NAGDIS-II. Helium holes/bubbles, which were formed in the surface region of powder metallurgy tungsten due to the exposure to the helium plasma, disappeared after the laser pulse irradiation to the tungsten surface with sufficient pulse energy. When a tungsten coated graphite was exposed to the helium plasma, the surface was covered with arborescent nanostructured tungsten containing many helium bubbles inside the structure. Melting traces were found on the surface after the laser pulses irradiated the surface even though the pulse energy was sufficiently lower than that for melting bulk tungsten.