瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討(平成26年度); 掘削影響の修復・軽減技術の開発(委託研究)

深谷 正明*; 畑 浩二*; 秋好 賢治*; 佐藤 伸*; 竹田 宣典*; 三浦 律彦*; 鵜山 雅夫*; 金田 勉*; 上田 正*; 原 朗*; et al.

JAEA-Technology 2016-002, 195 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2016-002.pdf:46.3MB
JAEA-Technology-2016-002-appendix(CD-ROM).zip:16.11MB

瑞浪超深地層研究所計画における平成26年度の工学技術に関する検討5「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の研究の一環として、将来実施が計画されている冠水坑道を地下水で満たす試験に必要となる止水壁他の検討を行った。具体的には、(1)止水壁の機能, 構造, 材料, 施工及び品質管理方法等の検討、(2)冠水坑道を地下水で満たす試験時の止水壁周辺岩盤への影響の解析的予測、を実施した。その結果、予測される最大水圧,温度応力及び地震力に対する岩盤を含む構造安全性、漏水抑制、冠水坑道へのアクセス確保及び計測ケーブルの貫通等の要求を満足する止水壁等の仕様を決定するとともに止水壁設置後の冠水による止水壁周辺岩盤の挙動に関する予察的な知見を得た。

Deuterium retention in tungsten coating layers irradiated with deuterium and carbon ions

福本 正勝; 仲野 友英; 上田 良夫*; 伊丹 潔; 久保 博孝

Journal of Nuclear Materials, 462, p.354 - 359, 2015/07

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.02.041

Deuterium retention in a tungsten coating layer by deuterium and carbon mixed ion beam irradiation has been investigated by changing the carbon ion fraction and the surface temperature. Graphite is formed, while tungsten carbide (WC) and ditungsten carbide (WC) are not formed in the tungsten coating layer. At a surface temperature of 500 K, deuterium is retained in the trapping sites with a single trapping energy, which is expected to be grain boundaries and/or pore surfaces, and carbon retained in the tungsten coating layer. At a surface temperature of 700 K, most of the deuterium is not trapped by intrinsic defects such as grain boundaries and pore surfaces, but trapped by carbon retained in the tungsten coating layer. Analysis of deuterium desorption spectra suggests that deuterium is retained in the form of C-D bond in the tungsten coating layer.

Development of divertor simulation research in the GAMMA 10/PDX tandem mirror

中嶋 洋輔*; 坂本 瑞樹*; 吉川 正志*; 大木 健輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; et al.

Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10

In the large tandem mirror device GAMMA 10/PDX, a divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target have been installed in the end-mirror. A massive gas injection of hydrogen and noble gases (argon and xenon) into the D-module during hydrogen plasma irradiation onto the target was performed, and plasma detachment from the target was investigated. Electron temperature measured by Langmuir probe array on the target was significantly reduced from a few tens of eV to 3 eV, and particle flux was also reduced. A bright H emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H emission in the target observed with a high-speed camera. Molecular activated recombination (MAR) process is expected to contribute to the reduction of the electron temperature and the particle flux.

Chemical binding states of carbon atoms migrated in tungsten coating layer exposed to JT-60U divertor plasmas

福本 正勝; 仲野 友英; 上田 良夫*; 伊丹 潔

Plasma and Fusion Research (Internet), 8, p.1405159_1 - 1405159_8, 2013/11

https://doi.org/10.1585/pfr.8.1405159

Carbon migration in the tungsten coating layer exposed to JT-60U divertor plasmas has been investigated by analysis of chemical binding states of the carbon atoms. More than 1% of carbon atoms were accumulated as graphitic carbon, disordered carbon and/or carbon-deuterium bonds. This concentration was more than five orders of magnitude higher than the solubility of carbon atoms in tungsten lattice. Up to 20% of ditungsten carbide (WC) was also formed in the tungsten coating layer. These findings suggested that the following carbon migration mechanism in the tungsten coating layer. The incident carbon atoms and hydrocarbon molecules migrate within 2.5 m in depth along grain boundaries and defects such as pores. The carbon atoms trapped to grain surfaces penetrate and diffuse in the grains. The carbon atoms exceeded the solubility of carbon atoms in tungsten lattice chemically bind to tungsten atoms and form WC.

炉内トリチウム

上田 良夫*; 大宅 薫*; 芦川 直子*; 伊藤 篤史*; 小野 忠良*; 加藤 太治*; 川島 寿人; 河村 学思*; 剣持 貴弘*; 斎藤 誠紀*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 88(9), p.484 - 502, 2012/09

http://ci.nii.ac.jp/naid/110009518478

特定領域科研費「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」のレビューのうち第3章4節を執筆した。JT-60Uの30秒Hモード放電では外側ダイバータ板からの炭化水素の発生量が多いときに容器内に残留する水素量が増加することを示した。さらに外側ダイバータ板から発生した炭化水素がプラズマ中でどのような経路を輸送されるのかを調べるため、人為的に外側ダイバータからCHを注入する実験を行い、実験後にダイバータ・タイルを取り出しタイル上の堆積物を同定した。その結果、注入口のほぼ正面の内側ダイバータ・タイル上にCが多量のHとともに検出された。この結果は、磁力線を横切った輸送が支配的であること、及びCとHが結合した形態で輸送された可能性が高いことを示しており、これらから中性の炭化水素、すなわちCH, x=14の形態で外側ダイバータから内側ダイバータまで輸送されたと解釈される。

A Study to control chemical reactions using Si:2p core ionization; Site-specific fragmentation

長岡 伸一*; 福沢 宏宣*; Prmper, G.*; 竹本 真唯*; 高橋 修*; 山口 拓洋*; 垣内 拓大*; 田林 清彦*; 鈴木 功*; Harries, J.; et al.

Journal of Physical Chemistry A, 115(32), p.8822 - 8831, 2011/07

https://doi.org/10.1021/jp203664r

In an aim to create a sharp molecular knife, we have studied site-specific fragmentation caused by Si:2p core photoionization of bridged trihalosilyl-trimethylsilyl molecules in the vapor phase. Highly site-specific bond-dissociation has been found to occur around the core-ionized Si site in some of the molecules studied. The site-specificity in fragmentation and the 2p binding-energy difference between the two Si sites depend in similar ways on the inter-site bridge and the electronegativities of the included halogen atoms. The present experimental and computational results show that for efficient cutting, the following conditions for the two atomic sites to be separated by the knife should be satisfied. First, the sites should be located far from each other and connected by a chain of saturated bonds so that inter-site electron migration can be reduced. Secondly, the chemical environments of the atomic sites should be as different as possible.

Selective vibrational excitation in the resonant Auger decay following core-to- transitions in NO

Travnikova, O.*; Colin, D.*; Bao, Z.*; Brve, K. J.*; 田中 隆宏*; 星野 正光*; 加藤 秀樹*; 田中 大*; Harries, J.; 為則 祐介*; et al.

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 181(2-3), p.129 - 134, 2010/08

https://doi.org/10.1016/j.elspec.2010.05.006

本論文ではNOのN-ターミナル、N-セントラルとOのコアー励起に伴うオージェ崩壊後の終状態震度状態分布についてのスタディーを報告する。励起光のエネルギーをみつの共鳴のある領域をスキャンするとベンド:ストレッチの振動分布がかわることを証明する。これがコア励起状態においてRenner-Tellerスプリットによる効果だということが知られているが、非対称ストレッチ励起がおもにN-ターミナルの1s-励起後の崩壊に伴うものであることを証明した。この選択性についてはそれぞれの電子状態のポテンシャルエネルギーサーフェスを比較して議論する。

Is CO Carbon Auger electron emission affected by the photoelectron ?

Prmper, G.*; 福沢 宏宣*; Rolles, D.*; 酒井 克典*; Prince, K. C.*; Harries, J.; 為則 雄祐*; Berrah, N.*; 上田 潔*

Physical Review Letters, 101(23), p.233202_1 - 233202_4, 2008/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.233202

以前から、内殻光励起に伴うオージェ過程が2段階のプロセスとして扱えるかどうかについて議論してきた。この研究で電子・イオンの同時測定実験を行って、この2段階モデルの適用性について議論する。C(1s)のKVVオージェ電子と同時に酸素一価イオンフラグメントの運動量分布を3つの放射光エネルギーと二つの放射光偏光で測定した。オージェ電子の角度分布のエネルギー依存及び偏光依存が見られないため、2段階モデルが適用だと判断された。

Photoabsorption spectra of CFI and thermally dissociated CFI near the C 1s, I 3d and F 1s ionisation thresholds

田中 隆宏*; 星野 正光*; 加藤 秀樹*; Harries, J.; 為則 雄祐*; 上田 潔*; 田中 大*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 164(1-3), p.24 - 27, 2008/07

https://doi.org/10.1016/j.elspec.2008.04.004

Cの1s, Iの3d、それからFの1sイオン化端付近のX線励起による全イオン収率及び角度分解イオン収率を紹介し、スペクトルに現れるそれぞれの電子状態を推定する。イオン収率の異方性はC 1sの遷移のみに現れ、この遷移の双極子モーメントがCと平行になっていることを示す。CFIのサンプルを800Kまで加熱し、この条件で測定したスペクトルと室温のスペクトルを比較して初めてCFの内殻励起過程について情報が得られた。

Numerical simulation of critical current degradation of NbSn strand in CIC conductor

村上 陽之*; 石山 敦士*; 植田 浩史*; 小泉 徳潔; 奥野 清

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.1051 - 1054, 2008/06

https://doi.org/10.1109/TASC.2008.921979

大型超伝導導体では、電磁力による素線の波状変形によって臨界電流性能が劣化する。この機構を解明するために、解析コードを開発した。しかし、解析結果は、単一素線に波状変形を加えた実験結果を精度よく模擬することができなかった。そこで、素線の弾塑性変形を考慮し、加えてフィラメント間のコンダクタンスの詳細評価を実施した。この結果、解析の精度を改善することができた。そこで、改良したコードを用いて、臨界電流値のバリア厚さ,ブロンズのRRR、及びツイスト・ピッチの依存性を評価した。その結果、バリア厚さを厚くすることで劣化を低減できること,ブロンズのRRR,ツイスト・ピッチは影響が小さいことがわかった。