In situ transmission electron microscopy observation of melted germanium encapsulated in multilayer graphene

鈴木 誠也; 根本 善弘*; 椎木 菜摘*; 中山 佳子*; 竹口 雅樹*

Annalen der Physik, 535(9), p.2300122_1 - 2300122_12, 2023/09

https://doi.org/10.1002/andp.202300122

Germanene is a two-dimensional (2D) germanium (Ge) analogous of graphene, and its unique topological properties are expected to be a material for next-generation electronics. However, no germanene electronic devices have yet been reported. One of the reasons for this is that germanene is easily oxidized in air due to its lack of chemical stability. Therefore, growing germanene at solid interfaces where it is not oxidized is one of the key ideas for realizing electronic devices based on germanene. In this study, the behavior of Ge at the solid interface at high temperatures was observed by transmission electron microscopy (TEM). To achieve such in situ heating TEM observation, we fabricated a graphene/Ge/graphene encapsulated structure. In situ heating TEM experiments revealed that Ge like droplets moved and coalesced with other Ge droplets, indicating that Ge remained as a liquid phase between graphene layers at temperatures higher than the Ge melting point.

Concept and results of new operation scheme with improved control system for radio frequency heating in JT-60U

森山 伸一; 篠崎 信一

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(8), p.6224 - 6229, 2005/08

https://doi.org/10.1143/JJAP.44.6224

実時間波形整形の手法を用い、分散処理の概念に基づいて、JT-60U高周波加熱装置の制御設備の改造を行った。改造後のシステムが、従来の集中処理システムに比べて高い性能と信頼性を発揮しているのは当然であるが、実時間波形整形機能により装置運転の役割分担を見直し、高効率で円滑な運転を実現したことは注目すべきことである。実験装置の性格上、実験運転と装置調整は平行して進められ、調整の完了は事実上ありえない。特にプラズマ対向機器でありかつ高い高周波電界の発生するアンテナのコンディショニングには、磁場やプラズマの存在する条件で、きめ細かく入射パラメータを設定することが不可欠である。改造後の典型的な役割分担では、JT-60U全体の実験パラメータを把握する実験オペレータが矩形の入射パワー波形をプログラムし、一方で高周波加熱装置、特にアンテナのその時点での状態を熟知したRFオペレータが、パワー上昇率限界など機器に固有のパラメータを入力する。これらの情報を実時間で合成した入射命令を機器側に送出するようにした。この改造では制御機器間の信号伝達を可能な限り単純化し、汎用機器を多用した。本改造で構築した単純で柔軟性のある分散処理システムは、核融合研究用高周波加熱装置の制御系のあり方を提案するものである。

よくわかる核融合炉のしくみ,3; プラズマを超高温にする加熱装置

井上 多加志; 坂本 慶司

日本原子力学会誌, 47(2), p.120 - 127, 2005/02

http://ci.nii.ac.jp/naid/10013817044

核融合開発の現状と今後の展望を、核融合分野外の日本原子力学会会員に理解してもらうことを目的とした、原子力学会核融合工学部会企画の連載講座第3回である。トカマク型炉で核融合反応を起こし、定常運転を行うために不可欠なプラズマ加熱法として、中性粒子ビーム入射(NBI)と高周波(RF)を取り上げる。そのプラズマ加熱と定常運転・プラズマ高性能化のための電流駆動原理を概説するとともに、ITER向け加熱装置の開発の現状を紹介する。

Neutronic studies of bare targets for JAERI 5MW pulsed spallation neutron source

勅使河原 誠*; 渡辺 昇*; 高田 弘; 中島 宏; 永尾 忠司*; 大山 幸夫; 小迫 和明*

JAERI-Research 99-010, 16 Pages, 1999/02

JAERI-Research-99-010.pdf:0.86MB

原研中性子科学研究計画で次世代短パルス核破砕中性子源の建設を目指しており、その第一歩として裸のターゲットから漏洩する中性子に関するニュートロニクス計算(ターゲット形状やターゲット材料等による)を行った。円筒形のターゲットに比べ扁平ターゲットは遙かに高い漏洩中性子束をモデレータに供給することができること、水銀ターゲットは鉛・ビスマスとも融体ターゲットに比べ高い漏洩中性子強度を与えることなどが明らかとなった。また、どの様なターゲットの形状が高い中性子強度を与えるのかなどに関して重要な知見を得た。しかしながら、正確に中性子性能を評価するためにターゲット・モデレータ・反射体系を含めた計算は不可避である。また、冷モデレータにおける核発熱の情報を得るために、ターゲットに近接(ターゲット表面から2cm)して置かれた軽水の核発熱分布を求めた。

Production of sheared flow during ion cyclotron resonance heating in tokamak plasmas

C.G.Liu*; 山極 満; S.J.Qian*

Physics of Plasmas, 4(8), p.2788 - 2790, 1997/08

https://doi.org/10.1063/1.872446

イオンサイクロトロン共鳴加熱を用い、トカマクのコアプラズマにおいてポロイダル回転を誘起する手法の呈示を行った。ここで考慮した機構は高周波サイクロトロン加熱によりポロイダル方向のプラズマ密度非一様性をつくりだすことにより、Stringerの提唱したプラズマスピンアップを不安定化させるというものである。高周波の存在下においてプラズマのポロイダル回転を成長させるための条件を見いだし、それがイオン衝突時間に対する非一様密度形成特性時間の比に依存することを示した。また、数値計算により、プラズマのポロイダル回転が現在のイオンサイクロトロン周波数帯加熱パワーレベルにより生成され得ることも明らかにした。

JT-60UにおけるICRF加熱プラズマのガンマ線計測

近藤 貴; 木村 晴行; 草間 義紀; 森岡 篤彦; 森山 伸一; 三枝 幹雄; 永島 圭介; 芳野 隆治; 原野 英樹*

プラズマ・核融合学会誌, 72(12), p.1397 - 1405, 1996/12

http://ci.nii.ac.jp/naid/110003826665

JT-60Uにおいて、第2高調波イオンサイクロトロン周波数領域(ICRF)加熱により加速されたMeV領域のプロトンの閉じ込め特性を、ガンマ線計測により調べた。その結果、高エネルギープロトンとプラズマ中の不純物原子核(ボロン、炭素の他に計測用としてネオンガスの注入を提案)の非弾性散乱により発生するガンマ線を測定し、電子密度に対して大きく依存するスペクトルを得た。これらのガンマ線の強度比から、高エネルギープロトンの実効温度を評価した結果、電子との衝突によるプロトンの減速時間に依存する、0.5-1.2MeVの値を得た。また、実効温度と密度は、プロトンのラーマー半径には依存せず、磁場リップルによる軌道損失は少ないことを示した。さらに軌道追跡モンテカルロ計算でも、これを裏付けた。

Study of combined NBI and ICRF enhancement of the D-He fusion yield with a Fokker-Planck code

山極 満; 岸本 泰明; 藤井 常幸; 木村 晴行

Nuclear Fusion, 33(3), p.493 - 500, 1993/00

https://doi.org/10.1088/0029-5515/33/3/I11

JT-60Uトカマクの120keV重水素(D)ビームおよび80keVHeビームのICRF高調波加熱における核融合出力および残留水素による波動吸収について2次元バウンス平均フォッカープランクコードを用いて解析を行う。低磁場側に水素の第3高調波共鳴(=3)を伴うHeの第4高調波共鳴(=4He(O))およびHeの第3高調波共鳴(=4(O)=3e(O)=2(O))の両ケースに対して、数パーセントの水素によるICRFパワーの吸収率が大きく、核融合出力の劣化が見られる。後者についてはHe(D)領域での第4高調波共鳴によるDビーム加速が核融合出力増大においてより有効に働く。Heの第4高調波共鳴における高磁場側での第5高調波共鳴(=5)によるDビーム加速の効果および低密度高温度の場合における核融合出力の最適化についても検討がなされる。

D-He fusion yield with higher harmonic ICRF heating of He beams

山極 満; 木村 晴行

Nuclear Fusion, 31(8), p.1519 - 1526, 1991/00

https://doi.org/10.1088/0029-5515/31/8/009

HeビームおよびICRF高調波複合加熱によるD-He核融合出力の向上について局所的なフォッカープランク方程式に基づく計算によって解析を行った。100keVHeビームの第4高調波加熱による核融合出力はRFパワーに対するビームパワーの比が1/5のとき最も効率的に高められる。最大核融合パワー増倍率はQmax~0.043(Te/10[keV])(e+10[m])により与えられることも見い出された。Heビームの基本波加熱および500keVDビーム入射により得られる核融合出力との比較もなされる。

Simulation of high Q plasma by ICRF heating of alpha particles

山極 満; 木村 晴行; 滝塚 知典

Nuclear Fusion, 29(10), p.1799 - 1806, 1989/10

https://doi.org/10.1088/0029-5515/29/10/013

ICRF加熱によりアルファ粒子からバックグラウンドプラズマへのパワー移行を向上させることによって実効的にQ値(核融合パワー増倍率)の高いプラズマを達成する可能性を探る。アルファ粒子から移行される間接的なプラズマ加熱パワーの直接加熱パワーに対する比として定義される実効Q値、Qeff、準線型高周波拡散オペレーターのエネルギーモーメントに基づく、アルファ粒子による波の吸収率を用いて評価する。水素を伴わない場合、主としてアルファ粒子に吸収される第4アルファサイクロトロン高調波は高Qeffプラズマ達成において有望である。高磁場においては第3高調波でもQeffをかなり増大させることができる。ICRF波によるテイル形成および水素による波の吸収のQeffに対する影響についても検討がなされる。

オージェ電子分光装置を利用した壁材の2次電子放出率の測定

廣木 成治; 池田 佳隆; 阿部 哲也; 村上 義夫

真空, 30(1), p.14 - 21, 1987/01

https://doi.org/10.3131/jvsj.30.14

オージェ電子分光装置を用いて、モリブデン(Mo)、炭化チタン(TiC)、窒化チタン(TiN)、銅(Copper)等の2次電子放出率を、1次電子エネルギーが1.5keV以下の範囲で測定した。2次電子放出率は、材料の表面組成と密接な関係があり、各種表面処理(ベーキング、アルゴンイオンエッチング等)により大きく変化することがわかった。そして、大型核融合装置の真空容器内表面清浄化処理の効果を簡便に評価するため、2次電子放出率の変化を監視する方法を検討した。これらの結果に基づき、JT-60高周波加熱用導波管内壁の2次電子放出率の低減化対策を検討した。