長時間トカマクプラズマ放電による対向材料の複合的表面損傷

长期托卡马克等离子体放电导致相反材料的复合材料表面损伤

• 批准号: 08780485
• 负责人: 徳永 和俊
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08780485/
• 关键词: プラズマ・壁相互作用; プラズマ対向壁; 水素粒子負荷; 熱負荷; 不純物堆積; 荷電交換中性粒子; 照射欠陥; 水素リサイクリング

実機プラズマ閉じ込め装置におけるプラズマ対向材料の複合的な表面損傷を解明することを目的として、九州大学応用力学研究所の超伝導強磁場トカマクTRIAM-1Mを使用し、試料をプラズマエッジ近傍の所定の位置に固定し、所定のプラズマ放電を行い、放電終了後、試料を取り出し分析を行った。その結果以下とことが明らかとなった。1.タングステン試料を始め、金属試料には、荷電交換中性水素粒子によるものと考えられる照射欠陥が発生しており、これらは、水素吸蔵や強度特性に影響を及ぼすことが予想される。さらに、シミュレーション実験との比較により、照射欠陥の形成に寄与した水素粒子のエネルギー及び真空容器壁への入射フラックスが求められた。2.プラズマ放電時に真空容器近傍の表面には、不純物原子の堆積により本来の表面とは、異なる組成、構造から成る表面層が形成されている。特に、堆積層は、酸素等の混入により数nmの微結晶を構成している。この堆積挙動は、位置の依存性も大きい。3.重水素イオン照射した不純物堆積層の熱放出実験では、重水素の放出ピークは、本来の壁材であるSUS304Lと比較して、約100℃、高温側にシフトしていた。この結果は、不純物堆積層から加熱による水素リサイクリングでは、本来の材料からのものとは、異なることを示している。4.不純物堆積層では、酸素が含まれており、比較的低温で、水として放出される。これらのことは、水素プラズマ照射下では、酸素のプラズマへの混入が促進されることを示している。

为了阐明实际等离子体约束装置中面向等离子体材料的复杂表面损伤，我们使用九州大学应用力学研究所的超导强磁场托卡马克TRIAM-1M，将样品放置在靠近等离子体的预定位置。固定等离子体边缘，进行规定的等离子体放电，放电结束后取出样品进行分析。结果显示如下。 1. 包括钨样品在内的金属样品中出现了被认为是由电荷交换的中性氢粒子引起的辐照缺陷，这些缺陷预计会影响储氢和强度性能。此外，通过与模拟实验进行比较，确定了导致辐照缺陷形成的氢粒子的能量和真空容器壁的入射通量。 2、等离子体放电过程中，由于杂质原子的沉积，在靠近真空容器的表面形成了与原来表面成分和结构不同的表面层。特别地，沉积层由于包含氧等而形成数纳米的微晶。这种沉积行为也高度依赖于位置。 3.在用氘离子照射的杂质沉积层的放热实验中，与原始壁材料SUS304L相比，氘释放峰向高温侧移动了约100℃。该结果表明，通过加热从杂质沉积层回收氢与从原始材料回收氢不同。 4、杂质沉积层含有氧，在较低温度下以水的形式释放出来。这些结果表明，在氢等离子体照射下，促进了氧向等离子体的混合。