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平野 耕一郎; 福田 誠*; 江里 幸一郎*; 徳永 和俊*
Proceedings of 20th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.415 - 419, 2023/11
ビームターゲットや核融合実験炉(ITER)のダイバータには、低放射化、高熱伝導率および高強度の特性を有する材料として、タングステンが使用されている。負水素イオンビームエネルギー3MeVの加速器を使用し、ITERの要求仕様を満たすタングステン材料に対して、加熱(3200
C)及び冷却(160C)の温度変化を5Hz周期で繰り返し与える多重照射試験を実施した。その結果、温度変化を繰り返すことによる膨張収縮により発生し、進展したと思われる突起や亀裂が試験片表面に観測された。本件では、加熱および冷却の温度変化を繰り返すような多重照射によるタングステンの熱疲労による損傷ついて調べたので、報告する。
中村 一男*; Jiang, Y.*; Liu, X.*; 御手洗 修*; 栗原 研一; 川俣 陽一; 末岡 通治; 長谷川 真*; 徳永 和俊*; 図子 秀樹*; et al.
Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.1080 - 1084, 2011/10
被引用回数：5 パーセンタイル：35.49(Nuclear Science & Technology)CCS (Cauchy Condition Surface) method is a numerical approach to reproduce plasma shape, which has good precision in conventional tokamak. In order to apply it in plasma shape reproduction of ST (Spherical Tokamak), the calculation precision of the CCS method in CPD (
= 0.25 T, 
= 0.3 m, 
= 0.2 m) has been analyzed. The precision was confirmed also in ST and decided to be applied to QUEST ( = 0.25 T, = 0.68 m, = 0.40 m). In present stage from the magnetic measurement, it is known that the eddy current effect is large in QUEST experiment, and there are no special magnetic measurements for eddy current now, so some proper model should be selected to evaluate the eddy current effect. The eddy current density by not only CS (Center Solenoid) coil but also plasma current is calculated using EDDYCAL (JAEA), the eddy currents are taken as unknown variables and solved together with plasma shape reconstruction. The result shows that the CCS method with eddy current adjustment achieves stable, accurate reconstruction of plasma shape in application to QUEST.
大塚 哲平*; 田邉 哲朗*; 徳永 和俊*; 吉田 直亮*; 江里 幸一郎; 鈴木 哲; 秋場 真人
Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.1135 - 1138, 2011/10
被引用回数：2 パーセンタイル：16.92(Materials Science, Multidisciplinary)Hydrogen including a trace amount of tritium was loaded on the edge surface of an F82H rod. After the loading, the rod was held at 298 or 323 K to allow hydrogen diffuse in and release out. Tritium tracer techniques have been applied to determine hydrogen depth profiles and hydrogen release rates by using an tritium imaging plate technique and a liquid scintillation counting technique, respectively. The depth profiles were composed of a surface localized component within 200 
m of the surface and a diffused component extending over 1 mm in depth. The apparent hydrogen diffusion coefficients obtained from the depth profile of the diffused component are near the extrapolated value of the literature data determined at higher temperatures. The surface localized component, which is attributed to trapping at surface oxides and/or defects, was released very slowly to give apparent diffusion coefficients much smaller than those determined from the diffused component.
永田 晋二*; 山本 春也; 徳永 和俊*; 土屋 文*; 藤 健太郎*; 四竃 樹男*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 242(1-2), p.553 - 556, 2006/01
被引用回数：7 パーセンタイル：46.28(Instruments & Instrumentation)イオン注入は、材料表面の結晶構造・微細構造を変化させるとともに水素の吸蔵特性にも影響を与える。本研究では、単結晶金属へのガスイオン大量照射によりつくられる多孔質表面層における水素捕捉・放出機構について調べた。実験では、通常では水素をほとんど吸蔵しないタングステン(W)について、種々のイオン種(He, Ne, Ar, Kr, Xe)、加速エネルギーでイオン注入を行い表面構造,組成変化と水素捕捉・放出挙動への影響を調べた。実験の結果、イオン照射した試料表面層では、酸化物を伴った多孔質層の形成され、高濃度に水素が捕捉されることがわかった。また、水素の加熱再放出測定の結果から多孔質層における水素の捕捉は酸化物によるものではなく、注入ガスにより形成されたバブル,ブリスター,格子歪との相互作用が関係していることが明らかになった。
鈴木 哲; 上田 良夫*; 徳永 和俊*; 佐藤 和義; 秋場 真人
Fusion Science and Technology, 44(1), p.41 - 48, 2003/07
被引用回数：33 パーセンタイル：86.94(Nuclear Science & Technology)本論文は日本における核融合発電プラントのダイバータ、プラズマ対向機器に関する研究のレビューである。発電プラントの実現に向けて、トリチウム増殖比や熱・粒子相互作用を考慮したプラズマ対向材料の選定,発電に向けた伝熱流動の研究,プラズマ対向材料として最も有望なタングステンに関する接合技術などの製作技術開発、そして発電プラントの設計などの我が国の研究の現状について報告する。
福田 誠*; 平野 耕一郎; 徳永 和俊*; 江里 幸一郎*
no journal, ,
ITERダイバータのプラズマ対向材料として使用するタングステンには、ITER運転中に様々な条件での入熱が予想される。そのため、種々の入熱条件におけるタングステンの表面性状変化を理解する必要がある。本研究では、タングステンに対する繰り返し短パルス熱負荷の影響評価の一環として、負水素イオンビームによる多重照射(3MeV, 5Hz)の影響を評価した。調査の結果、今回の多重照射を受けたタングステン表面には凹凸やき裂が観察され、既往研究で実施した10秒加熱、20-30秒冷却を1サイクルとしたほぼ定常熱負荷の繰返し熱負荷試験とは異なる表面性状の変化が起きることを明らかにした。
徳永 和俊*; 野見山 有希乃*; 福田 誠*; 江里 幸一郎*; 平野 耕一郎
no journal, ,
本研究では、負水素イオンビームによる多重照射(3MeV,5Hz)されたタングステンの損傷観察を行い、繰り返し短パルス熱負荷の影響を調べた。表面が圧延方向に垂直の試料では、照射領域に格子状のき裂が発生する。一方、表面が圧延方向に平行な試料では、楕円状のき裂が一面に発生し、粒界配向によりき裂形成の様式が異なることがわかった。また、き裂に囲まれた中心部は、繰り返し短パルス熱負荷時の塑性変形により発生したと考えられる凹凸部が観察される。さらに、熱負荷が大きい場合、その凸部が突起状に溶融凝固すると共に、周辺には深いき裂が形成され、深いき裂の間に突起が林立する特異な現象が見られる。
中村 一男*; Yi, J.*; Liu, X.*; 御手洗 修*; 栗原 研一; 川俣 陽一; 末岡 通治; 長谷川 真*; 徳永 和俊*; 図子 秀樹*; et al.
no journal, ,
JT-60で開発したプラズマ最外殻磁気面の同定法であるコーシー条件面(CCS)法は、真空場の解析解を基本とし、電磁気センサーの信号を用いて精度よくプラズマの断面形状を同定できる。このCCS法を九州大学の球状トカマク装置QUEST(Q-shu University Experiment with Steady-State Spherical Tokamak)のプラズマ断面形状再構成に適用し精度よく再構築できることを確認した。本発表では、球状トカマク装置QUESTにおけるプラズマ電流立上げや立下げ時の真空容器モデルに依存する渦電流分布の影響やコイル通電時の時定数の異なる渦電流の影響、さらに磁気プローブを設置した同定精度の向上など、これら一連の検討結果報告である。
徳永 和俊*; 福田 誠*; 江里 幸一郎*; 平野 耕一郎
no journal, ,
核融合炉のプラズマ周辺部で発生する周期的な熱や粒子の放出現象(Edge Localized Mode (ELM))によって、繰り返し短パルス熱負荷によるプラズマ対向材料の損傷について明らかにするためにタングステン材料に対して負水素イオンビームによる多重照射を行った。これまで、負水素イオンビームによる多重照射(3MeV, 5Hz)により1.3
10
サイクルまでの短パルス熱負荷実験を行った結果を報告してきた。ITERでは、ELMにより110
台のサイクルの短パルス熱負荷が想定されている。今回、最高で3.710サイクルの短パルス熱負荷実験(表面最高温度: 3000C程度)を行った結果、425mの深さ方向の亀裂が発生した。1.310サイクルの場合(き裂深さ:134m)より、き裂の深さが伸延すると共に、新たに、表面近傍おいて再結晶により形成された多数の微細粒の離脱が発生することが明らかとなった。これは、繰返し熱負荷により発生する熱応力により微細粒の粒界で剥離が発生したもので、ダスト発生の原因となるものと考えられる。
徳永 和俊*; 藤原 正*; 江里 幸一郎; 鈴木 哲; 秋場 真人; 栗下 裕明*; 吉田 直亮*
no journal, ,
各種のタングステン材料に対して高熱流束の水素及びヘリウムビームの単独照射に加え、水素とヘリウム混合ビーム照射し、試料の表面損傷について調べた。これにより、タングステンの表面損傷に及ぼすビーム種依存性及び材料依存性を明らかにした。
福田 誠*; 徳永 和俊*; 江里 幸一郎*; 平野 耕一郎
no journal, ,
ITERダイバータのプラズマ対向材料であるタングステンは、ITER運転中に様々な条件での入熱が予想されている。そのため、様々な熱負荷条件におけるタングステンの表面状態変化を理解する必要がある。本研究では、タングステンに対する短パルスの繰り返し熱負荷影響調査の一環として、負水素イオンビームによる多重照射(3MeV, 5Hz)が及ぼす、タングステンの表面状態への影響を調査した。調査の結果、多重照射したタングステン表面には微小なき裂が形成するとともに、材料組織にも変化が生じていることを明らかにした。
徳永 和俊*; 野見山 有希乃*; 福田 誠*; 江里 幸一郎*; 平野 耕一郎
no journal, ,
ITERにおけるSlow Transient時には、タングステン(W)ダイバータの表面温度は再結晶温度を超え、再結晶化することが知られている。そのため、再結晶化されたWについてITER運転中の様々な条件での入熱による挙動を明らかにする必要がある。本研究では、再結晶Wに対して負水素イオンビームを多重照射(3MeV、5Hz)し、繰り返し短パルス熱負荷の影響を調べ、応力除去処理Wと比較した。試料としては、純W、KドープW、およびこれらを再結晶化させた再結晶W、再結晶KドープWを用いた。パルス幅150s、5Hzで、21hの照射の場合で、表面の最高到達温度が1650C程度では、純Wと比較し損傷領域が広い。また、結晶粒界に沿った円形状のき裂が発生し、その領域の中には線状の凹凸を含む複雑な形状変化が見られ、純Wの場合と様相が異なることがわかった。
徳永 和俊*; 福田 誠*; 江里 幸一郎*; 平野 耕一郎
no journal, ,
核融合炉のプラズマ周辺部で発生する周期的な熱や粒子の放出現象(Edge Localized Mode(ELM))に起因する繰り返し短パルス熱負荷による損傷について明らかにするために、方位の異なるタングステン材料に対して負水素イオンビームによる多重照射(3MeV, 5Hz, 5時間)を行った。圧延方向が表面に垂直な試料では、表面に格子状のき裂が発生し、表面から深さ方向に伸延する。一方、圧延方向が表面に平行な試料では、表面に楕円状のき裂が発生し、表面に対して平行方向にもき裂が形成される。表面のき裂に囲まれた領域には粗面化した凸部、突起および浅いき裂が発生している。これらは、冷却中に発生する引張応力によりき裂が形成すると共に、加熱中に発生する圧縮応力により凸部や突起が成長したものと考えられる。
徳永 和俊*; 江里 幸一郎; 鈴木 哲; 秋場 真人; 藤原 正*; 吉田 直亮*
no journal, ,
多結晶タングステン試料を19keVのエネルギーを持つ水素及びヘリウムのパルス照射を110
/m
まで行い、光学反射率を紫外域,可視域及び近赤外域までの分光光度計及びFT-IR(フーリエ変換赤外分光光度計,波長域:190
2400nm及び1.420m)で測定するとともに、光学定数を楕円偏光計による測定で評価した。10
のヘリウムイオンビーム照射により、金属光沢及び反射率(波長域:190-2400nm)の大幅な低下が生じ、特に、表面温度が2600Cまで上昇するヘリウム照射条件では、表面の微細構造生成及び表面近傍のバブル生成により大幅な反射率の減少が生じることを明らかにした。これらの反射率減少はナノスケールの水素及びヘリウムバブルを有する多孔質構造によるものであると考えられる。
中村 一男*; 松藤 伸治*; 友田 誠志*; Wang, F.*; 御手洗 修*; 栗原 研一; 川俣 陽一; 末岡 通治; 長谷川 真*; 徳永 和俊*; et al.
no journal, ,
JT-60で開発したプラズマ最外殻磁気面の同定法であるコーシー条件面(CCS)法は、穴の開いた特異性のある境界付き真空場の厳密解を基本とし、電磁気センサー信号を用いて精度よくプラズマの断面形状を同定できる。このCCS法を九州大学で計画されている球状トカマク装置(ST)のプラズマ平衡制御へ適用し高精度に再構築できることを確認した。これまではCCS法における観測方程式を最小二乗法により求解してきたが、ここでは、係数マトリクスを特異値分解し特異値の大きな成分から順に一般逆行列を求めた。また、プラズマ電流立上げや立下げ時における真空容器の渦電流の寄与がある場合の最小二乗法,特異値分解法を含む一般逆行列の特徴も比較した。本発表は、これら一連の検討結果報告である。
Yi, J.*; 中村 一男*; Liu, X.*; 御手洗 修*; 栗原 研一; 川俣 陽一; 末岡 通治; 長谷川 真*; 徳永 和俊*; 図子 秀樹*; et al.
no journal, ,
JT-60で開発したプラズマ最外殻磁気面の同定法であるコーシー条件(CCS)法は真空場の解析解を基本とし、電磁気センサーの信号を用いて精度よくプラズマの断面形状を同定できる。このCCS法を九州大学の球状トカマク装置QEST(Q-shu University Experiment with Steady-State Spherical Tokamak)のプラズマ断面形状再構成に適用し精度よく再構築できることを確認した。本発表では、球状トカマク装置QUESTのプラズマ断面形状実時間再構成システムにおける、絶縁増幅器のオフセット電圧補正方法、プラズマ着火後のフィードバック制御によるプラズマ垂直位置不安定性の安定化、さらに一周電圧を用いた渦電流の解析など、これら一連の検討結果報告である。
平野 耕一郎; 福田 誠*; 江里 幸一郎*; 徳永 和俊*
no journal, ,
J-PARCリニアックのビームターゲットはビームエネルギー3MeVの水素負イオンビームによって多重照射される。タングステン材料で作られたビームターゲットを使用した場合、多重照射に耐えられるパルス的熱負荷条件を明らかにすることを目的としている。3MeV水素負イオンビームリニアックを用いて、ITER用タングステン材料に対して加熱(3200C)及び冷却(160C)の温度変化を5Hz周期で繰り返し与える多重照射試験を実施した。本件は、タングステン材料の表面観察および四重極型質量分析計による分圧測定について報告する。
