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Hydrogen retention and carbon deposition in plasma facing components and the shadowed area of JT-60U

JT-60Uのプラズマ対向機器及び影部における水素蓄積と炭素堆積

正木 圭; 田辺 哲朗*; 広畑 優子*; 大矢 恭久*; 柴原 孝宏*; 林 孝夫; 杉山 一慶*; 新井 貴; 奥野 健二*; 宮 直之

Masaki, Kei; Tanabe, Tetsuo*; Hirohata, Yuko*; Oya, Yasuhisa*; Shibahara, Takahiro*; Hayashi, Takao; Sugiyama, Kazuyoshi*; Arai, Takashi; Okuno, Kenji*; Miya, Naoyuki

本研究では、炉内の水素同位体残留量の定量評価及び残留過程を明らかにすることを目的として、従来のダイバータ領域に加え、第一壁及びプラズマから影の部分における炭素の損耗/再堆積分布及び水素同位体蓄積分布を評価した。真空容器内全体でプラズマ対向壁を観察した結果、おもに外側ダイバータ及び上部第一壁が損耗領域であり、内側ダイバータ及び内側第一壁が堆積領域であった。トロイダル方向の対称性を仮定したダイバータ領域全体の損耗/再堆積量は損耗量0.34kg、再堆積量(ダスト含む)0.55kgであり、この差0.21kgが第一壁領域の損耗が寄与していると考えられる。また、最も厚い再堆積層(内側ダイバータ)に蓄積された水素同位体蓄積濃度を評価した結果、(H+D)/C$$sim$$0.02であった。真空容器ベーキング温度を150$$^{circ}$$Cに下げた運転後、プラズマから影の部分であるダイバータ下部を調べた結果、約2$$mu$$mの堆積層があり(H+D)/Cが約0.8と高いことがわかった。しかし、この領域における炭素堆積率は、8$$times$$10$$^{19}$$ atoms/sとタイル表面の炭素堆積率(6$$times$$10$$^{20}$$ atoms/s)と比較すると約一桁小さい値であった。

In JT-60U, erosion/deposition analyses for the plasma facing wall have shown that deposition was dominant at the inner-middle first wall and the inner divertor, whereas erosion dominant at the upper first wall and the outer divertor. Assuming toroidal symmetry in the erosion and deposition patterns, the net carbon erosion and deposition in the divertor area were estimated to be 0.34 kg and 0.55 kg, respectively. In a whole, the increment of carbon in the divertor region was 0.21 kg, which should be originated from the first wall. The hydrogen concentration in the thick deposition layer of the inner divertor was 0.02 in (H+D)/C. In the plasma-shadowed area underneath the divertor region at around 420 K, re-deposited layers of 2 $$mu$$m-thick were found with high hydrogen concentration of 0.8 in (H+D)/C. The carbon deposition rate in the plasma-shadowed area, however, was 8$$times$$10$$^{19}$$ atoms/s, which was one order smaller than that (6$$times$$10$$^{20}$$ atoms/s) on the wall surface.

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パーセンタイル:51.29

分野:Physics, Fluids & Plasmas

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