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.

Compact XFEL and AMO sciences; SACLA and SCSS

矢橋 牧名*; 田中 均*; 田中 隆次*; 冨澤 宏光*; 富樫 格*; 永園 充*; 石川 哲也*; Harries, J.; 彦坂 泰正*; 菱川 明栄*; et al.

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 46(16), p.164001_1 - 164001_19, 2013/08

https://doi.org/10.1088/0953-4075/46/16/164001

The concept, design, and performance of Japan's compact FEL facilities, the SPring-8 Compact SASE Source test accelerator (SCSS) and SPring-8 Angstrom Compact free electron LAser (SACLA), and their applications are reviewed. At SCSS, intense, ultrafast FEL pulses at extreme ultraviolet (EUV) wavelengths have been utilized for investigating various multiphoton processes in atoms, molecules and clusters by means of ion and electron spectroscopy. The quantum optical effect superfluorescence has been observed with EUV excitation. A pump-probe technique combining FEL pulses with near infrared laser pulses has been realized to study the ultrafast dynamics of atoms, molecules and clusters in the sub-picosecond regime. At SACLA, deep inner-shell multiphoton ionization by intense X-ray free-electron laser pulses has been investigated. The development of seeded FEL sources for producing transversely and temporally coherent light, as well as the expected impact on advanced science are discussed.

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。

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Chujo, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

https://doi.org/10.1088/0029-5515/43/7/314

原型炉の経済性と環境適合性のさらなる向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉と同様に強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御を持ち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。JT-60の既存設備を最大限活用し、新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現を目指し、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という重要課題に取り組むことができるよう設計を行った。

ビゼ-実験予備解析; 制御棒に関する実験の計画検討

松島 秀介*; 堤 潔*; 加藤 恭義*; 漆原 広*; 上田 靖之*

PNC TJ202 76-01, 151 Pages, 1976/05

PNC-TJ202-76-01.pdf:6.82MB
PNC-TJ202-76-01VOL1.pdf:2.76MB

高速炉燃料ピンのペレットと被覆管の機械的相互作用(PCMI)を記述する計算モデルの開発を行なった。このモデルは高速炉の定常運転時におけるPCMIの記述を目的としている。既存の燃料照射挙動計算コードのPCMIモデルを調査し,比較した。燃料ペレット・被覆系の応力・歪み場の記述に,軸対称・平面歪み近似を採用している点は,高速炉燃料ピンの種々のPCMIモデルに共通している。しかし,最近の照射実験データには被覆管の塑性変形と炉の出力サイクルに強い相関性を示唆するものもみられる。出力変動時に強いPCMIが起る場合を想定すると,ペレット・クラックによる被覆管への応力集中の可能性もある。このような背景から,ここで開発したPCMIモデルにつぎの特徴をもたせた。(i)定常照射中のPCMIの記述には軸対称・平面歪み近似を採用した円柱モデルを用いる。(ii)出力変動時に強いPCMIが予期される場合には,非軸対称・平面歪み,または平面応力近似によるPCMIモデル((R一)モデル)により,(i)の記述を補足する機能をもたせる。 これらのモデルを計算機コード化するための準備も行なった。さらに,モデルの実験データとのフィッテングに必要と考えられる,炉内・炉外実験について提案した。

JT-60Uダイバータタイルに被覆されたタングステン中の重水素蓄積

福本 正勝; 仲野 友英; 正木 圭; 伊丹 潔; 上田 良夫*; 田邉 哲朗*

no journal, , 

タングステンは、トリチウムの蓄積量が少ない、燃料粒子による損耗が小さい、融点が高いという特徴を持つ。このような特徴から、ITERではプラズマ対向壁の一部にタングステンを使用する予定である。基礎実験でタングステンへの水素の蓄積機構が調べられてきたが、トカマク装置を用いた実験は非常に少ない。ITERのタングステン壁へのトリチウム蓄積量を評価するためには、トカマク装置を用いてタングステンへの水素の蓄積機構を調べる必要がある。JT-60Uでは、2003年に外側ダイバータの一部にタングステンを被覆した炭素繊維複合材料のタイルを設置し、2004年の実験終了後に一部のタイルを取り出した。本研究では、このタイルの表面状態と重水素の蓄積量及び深さ分布を調べた。タングステン表面はスパッタリングにより損耗していたが、その損耗量はトカマク装置においても小さいことが明らかとなった。重水素の蓄積量はポロイダル方向へ均一であった。また、重水素の深さ分布はタングステン層中の炭素不純物のそれと相似であった。したがって、重水素の蓄積量はタングステン層中の炭素量に依存している可能性がある。

JT-60Uタングステン被覆ダイバータタイルへの重水素蓄積機構

福本 正勝; 仲野 友英; 伊丹 潔; 和田 隆明*; 上田 良夫*; 田辺 哲朗*

no journal, , 

JT-60Uで使用した被覆タングステンの分析から、放電中に損耗した炭素が重水素とともに被覆タングステンへ入射することで、被覆タングステン中の重水素の蓄積量が増加することがわかった。本研究では、JT-60Uで使用した被覆タングステン中の重水素の捕獲サイトを調べるため、本被覆タングステンからの重水素放出速度の温度依存性を調べたが、複数の放出ピークが互いに重なりあった放出スペクトルであったため、捕獲サイトの特定が困難であった。そこで、被覆タングステン中の捕獲サイトと重水素の放出温度との関係を調べるため、単一の放出スペクトルが得られるような条件で重水素イオンを被覆タングステンへ照射し、重水素放出量の温度依存性を測定した。その結果、被覆タングステンの原子空孔に捕獲された重水素は、610K付近に単一の放出ピークを示すことがわかった。この結果をもとにJT-60Uで使用した被覆タングステンからの重水素放出量の温度依存性を考察すると、610K付近に重水素の放出が観測されなかったことから、本被覆タングステンでは原子空孔に重水素が蓄積していない可能性があることがわかった。