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論文

Release behavior of hydrogen isotopes from JT-60U graphite tiles

片山 一成*; 竹石 敏治*; 永瀬 裕康*; 眞鍋 祐介*; 西川 正史*; 宮 直之; 正木 圭

Fusion Science and Technology, 48(1), p.561 - 564, 2005/07

https://doi.org/10.13182/FST05-A987
 被引用回数：1 パーセンタイル：10.45(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uのグラファイトタイルに蓄積されている軽水素,重水素,トリチウムを加熱法と同位体交換法を利用して放出させ、各種水素同位体の放出挙動を観測した。その結果は以下のようである。(1)軽水素,重水素については、比較的同様な放出曲線を示したが、トリチウムとは異なっていた。(2)グラファイト中に蓄積した水素同位体をすべて放出させるには、加熱のみでは困難であり、同位体交換法あるいは燃焼法が必要である。(3)水素蓄積量は、重水素蓄積量に比べ一桁多かった。この結果は、重水素放電によりグラファイト中に捕捉された重水素の大部分が、後の軽水素放電により放出されたことを示す。(4)カーブフィッティング法により、おおまかな水素同位体の深さ方向分布を推定した。第一壁タイルでは、軽水素,重水素は表面から1mmまで、トリチウムは2mmまで、比較的一様に分布していると推定された。また、ダイバータタイルでは、軽水素,重水素,トリチウムとも表面から2mmまで比較的一様に分布していると推定された。

論文

First wall issues related with energetic particle deposition in a tokamak fusion power reactor

飛田 健次; 西尾 敏; 小西 哲之; 佐藤 正泰; 田辺 哲朗*; 正木 圭; 宮 直之

Fusion Engineering and Design, 65(4), p.561 - 568, 2003/07

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(02)00386-1
 被引用回数：20 パーセンタイル：77.2(Nuclear Science & Technology)

核融合出力2GWのトカマク炉を想定して、プラズマから逃げ出す高エネルギーイオンの粒子束を定量評価し第一壁に及ぼす影響を検討した。高エネルギーアルファ粒子の粒子束は最大2$$times$$10$$^{18}$$m$$^{-2}$$s$$^{-1}$$に達し、タングステンアーマに対する損耗率は約20$$mu$$m/yrとなる。このことは、タングステンアーマがサイクル期間(約2年)中、残存するためには少なくとも100$$mu$$mの厚さが必要であることを示している。プラズマ中のD-D反応によって生成するトリチウムイオンが軌道損失によって壁に捕捉される量は7.5g/yrであり、トリチウム経済上は無視できる。トリチウムイオン粒子束は10$$^{15}$$-10$$^{16}$$m$$^{-2}$$s$$^{-1}$$となり大きな値ではないが、このような粒子束の高エネルギー水素イオン照射による材料の変質については理解されておらず、実験による材料健全性の確認が必要になることを指摘した。

論文

Deuterium retention of DIII-D DiMES sample

山内 有二*; 広畑 優子*; 日野 友明*; 正木 圭; 西堂 雅博; 安東 俊郎; D.G.Whyte*; C.Wong*

Journal of Nuclear Materials, 266-269, p.1257 - 1260, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00519-4
 被引用回数：20 パーセンタイル：79.79(Materials Science, Multidisciplinary)

表面の半分をB$$_{4}$$C転化した黒鉛サンプルをDIII-DのDiMESにより約15秒間(合計)重水素プラズマにさらし、そのサンプルの重水素リテンション量の2次元分布及び熱脱離特性を昇温脱離分析法(TDS)で調べた。脱離気体種はおもにHD,D$$_{2}$$,CD$$_{4}$$であり、放出される割合は黒鉛面及びB$$_{4}$$C面とも同程度であった。また脱離スペクトルのピークは黒鉛面、B$$_{4}$$C面ともに3ヶ所存在している。これらの結果は、これまでの実験結果と異なり、サンプル表面への炭素の堆積が原因と考えられる。脱離スペクトルの低温側のピークはB$$_{4}$$C面の方が大きくこれはB-D結合によるものと思われる。重水素リテンション量はプラズマ流入側(電子ドリフトサイド黒鉛面)のエッジ部が最も多かった。黒鉛面とB$$_{4}$$C面で重水素リテンション量を比較すると、それぞれ6.1$$times$$10$$^{16}$$D/cm$$^{2}$$,6.9$$times$$10$$^{16}$$D/cm$$^{2}$$とB$$_{4}$$C面がわずかに多くなっており、粒子束の大きいエッジ部を抜かした場合、さらにB$$_{4}$$C面の重水素リテンション量が多く、約1.5倍の値となった。

論文

プラズマ対向材料におけるトリチウム研究

奥野 健二; 大平 茂; 林 巧

プラズマ・核融合学会誌, 71(5), p.394 - 399, 1995/05

https://ci.nii.ac.jp/naid/110003827035

核融合炉において燃料循環系から失われたプラズマ対向機器中に滞留・蓄積するトリチウム、あるいはプラズマ対向材料を透過し冷却材中に移行するトリチウム量を評価することは、核融合炉の安全性を評価する上で重要であるが、この量は当然材料の選択に依存している。ここではITERにおいて候補にあげられているプラズマ対向材料を中心としてトリチウムの滞留量及び透過量の評価について紹介した。一般にプラズマ材料相互作用により材料中に滞留・透過するトリチウムの量はガス材料相互作用によるものより大きい。しかしこの量を正確に推定・評価することは拡散、溶解、表面再結合等のデータがばらついていることから難しく、現在でも正確な評価値を得るための様々な研究開発が行われている。

論文

JT-60U重水素実験における最近の成果と放射線安全

宮 直之

原子力工業, 40(9), p.36 - 46, 1994/00

http://ci.nii.ac.jp/naid/40001074335

JT-60は平成3年に、プラズマの閉じ込め特性の向上と定常化研究の推進を目的とした大電流化改造(JT-60U)を完了し、同年7月から重水素実験を開始した。この結果、平成5年以降の最近の実験において、核融合積が世界最高値1.1$$times$$10$$^{2}$$・keV・s・m$$^{-3}$$に致達するなどの成果を得た。一方、重水素放電では2.4MeV及び14MeVの高エネルギー中性子やトリチウムが発生する。こうした放射線による影響評価もまたJT-60Uの安全な実験運転を進める上で重要な研究課題である。特に中性子及び2次ガンマ線に対する遮蔽の影響、装置の放射化や発生したトリチウムの真空容器第一壁内リテンション等が新たな課題である。本稿では、閉じ込めや定常化の研究で得られた主要な成果を報告するとともに、これまでの重水素実験から得られた放射線に関する諸評価について紹介する。

論文

Operation experiences with JT-60U plasma facing components and evaluation tests of B$$_{4}$$C-overlaid CFC/graphites

安東 俊郎; 山本 正弘; 新井 貴; 神永 敦嗣; 笹島 唯之; 西堂 雅博; 神保 龍太郎*; 児玉 幸三; 清水 正亜; 秋場 真人; et al.

Fusion Technology 1992, p.161 - 165, 1993/00

JT-60Uダイバータ板を高精度で取付け調整し、さらにその場で微小テーパ加工を行うことによって、CFC材タイルの損耗を顕著に軽減することができた。またダイバータトレース部のタイル表面には光沢のあるカーボンの再付着層があり、オフトレース部には黒色の煤けた付着層が認められた。カーボンの再付着層に関するプラズマ表面相互作用研究が重要であることが判明した。CVR(気相化学反応)法、CVD法およびプラズマスプレー法により作製したB$$_{4}$$C表面改質CFC/黒鉛材の熱負荷特性、エロージョン収率、重水素リテンション特性およびJT-60U実機試験を行い、CVR-B$$_{4}$$C改質材が最も優れた特性を有すること、またJT-60Uでの使用に十分耐え得ることを確認した。

論文

Hydrogen retention and impurity deposition of JT-60 graphite divertor tiles

雨宮 進*; 増田 俊郎*; 甲村 巖根*; 釣田 幸雄*; 日野 友明*; 山科 俊郎*; 秋場 真人; 安東 俊郎; 関 昌弘

Fusion Technology 1992, p.156 - 160, 1993/00

JT-60下側ダイバータ運転で使用した黒鉛ダイバータタイルに吸蔵された水素の濃度を共鳴核反応(NRA)法で調べた。その結果表面から500$AA$までの深さでは水素濃度が20%程度であり、より深くなると5-10%に減少することがわかった。またPIXEにより不純物分析を行った結果、Ni,Cr,Ti,Fe,Mo,Nbなどの金属不純物が検出され、その中で最も多いNiの濃度は~10$$^{18}$$/cm$$^{2}$$、全金属不純物濃度は数%に達した。さらに表面近傍では酸素が数%認められた。これらの分析により水素インベントリーなどに関する評価ベースを得ることができた。

論文

Surface analysis of JT-60 graphite divertor tiles

藤田 一郎*; 雨宮 進*; 日野 友明*; 山科 俊郎*; 秋場 真人; 安東 俊郎; 関 昌弘

Journal of Nuclear Materials, 196-198, p.168 - 173, 1992/12

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(06)80025-5
 被引用回数：7 パーセンタイル：57.46(Materials Science, Multidisciplinary)

JT-60下側ダイバータ運転で使用された黒鉛タイルの表面分析を行った。主な結果として、黒鉛タイル表面の再付着層には、結晶性及び欠陥性黒鉛とアモルファス構造の特徴が認められた。またタイル表面には、Ni, Tiなどの不純物が付着し、全不純物濃度は1$$sim$$10at.%であった。さらに昇温脱離放出ガス量は未使用黒鉛よりかなり多いこと、水素リテンションは、表面で10$$sim$$20%であることなど、一連の表面分析により、黒鉛ダイバータタイルのプラズマ表面相互作用に関する新しい知見を得ることができた。

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