Investigation of carbon dust accumulation in the JT-60U tokamak vacuum vessel

JT-60Uトカマクの真空容器内における炭素ダストの蓄積の検討

朝倉 伸幸; 林 孝夫; 芦川 直子*; 福本 正勝

Asakura, Nobuyuki; Hayashi, Takao; Ashikawa, Naoko*; Fukumoto, Masakatsu

JT-60Uにおけるダイバータ改造後12年の運転を経て容器内で収集されたダスト粒子の分析結果を発表する。ダスト収集は、運転開始6年後にプラズマが直接照射されるタイル表面や直接に照射されないダイバータやバッフルの裏部についてトロイダル一か所で行われたが(初回)、今回は複数のトロイダル箇所で実施され比較が行われた。タイル表面では、炭素の堆積層が多く観測される内側ダイバータでのエリア密度が高い。最も多くのダストはダイバータ下の排気経路に蓄積されることが、初回の結果と同様に観測された。トロイダル方向異なる場所の試料を分析した結果、それぞれのポロイダル位置におけるトロイダル方向の非対称性はファクター3程度であった。同じ収集位置におけるダスト蓄積量を初回と今回とで比較した結果、実験運転期間後半での蓄積量が大きく1放電の放電時間の延長が要因と考えられる。ダスト粒子の大きさや形状の特性は、顕微鏡画像解析により評価を行い、直径20マイクロm以下のダスト粒子数は統計分布を持つこと、20マイクロm以上の大きなダストは堆積層の一部が放出された可能性が高く総体積や重量に大きく寄与することなどが明らかとなった。

Dust generated by the plasma-wall interaction is a potential source of the tritium retention in a fusion reactor. Dust samples were collected at 3, 5 and 3 different toroidal locations of the first wall, divertor surface and exhaust route under the divertor, respectively. On the tile surface, large number of dust was found, in particular, at the inner divertor rather upper area of the deposition layers, where recycling neutrals are increased during discharges. On the other hand, significant amount of dust (20-50 times larger) was generally accumulated at the bottom divertor, in particular, the plasma-unexposed area (remote area). It was found that the poloidal distribution is relatively symmetrical in the toroidal direction within a factor of three. Recently, analysis of dust spatial and size distributions, and evaluation of fuel retention in dust have been progressed. The total amount of the hydrogen isotope contained in the dust was estimated.