固体標的への低温高密度水素プラズマ照射時における再放出水素の分光学的特性

低温高密度氢等离子体照射固体靶时重发射氢的光谱特征

基本信息

批准号：
12780364
负责人：
赤塚洋
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、核融合炉の炉壁周辺に存在する低温水素プラズマと第1壁表面との相互作用についての基礎研究であり、まあ、本研究室の磁場膨張プラズマジェット装置をもしいての分光測定による励起状態反射粒子光の検証である。本実験においては、実験前の段階で数値解析から拡散方程式による金属試料内の水素密度分布、水素原子拡散の定常到達時間を考慮してからおこなった。実験では、低温高密度水素プラズマを高Z材に属する4種類の金属試料Mo, Nb, W, Taに照射し、そのときの試料への照射時間に対する強度、密度、温度の依存性を調べ、プラズマパラメータとして各試料照射における電子密度・温度を求めた。さらには、各試料に対し水素プラズマを照射した場合と試料の存在しない場合の分光計測結果の比較を行い、金属からの反射粒子中の励起状態の密度分布等について考察を行った。試料温度を変化させたときのHα、Hβ、Hγの上準位に対応する(すなわち主量子数3, 4, 5)励起準位密度は、モリブデンにおいては上昇し、ニオブでは顕著な変化が見られず、タングステン・タンタルでは若干の減少傾向にあった。また、試料がないときのプラズマの揺らぎは、十分小さいことも確認した。Hαに対するHβ、およびHγにおける強度比に関しても、同族同士での性質の類似点は少なく、各金属試料ごとにそれぞれ異なる結果となった。一方、水素プラズマを各試料に照射した際、温度が定常に到達する時間も同様の結果となった。標的金属に直接電流を流すことにより加熱し、同様に実験を試みたが、特に際だって変化はなかった。また、熱力学的諸量との相関を見いだす試みもおこなったが、系統的なものは見いだせなかった。いずれにしても照射水素の基底状態のフラックスを正確に把握する方法を確立しないと研究の系統的な評価が困難であることも判明した。

本研究的目的是对聚变反应堆的反应堆壁周围存在的低温氢等离子体与第一壁表面之间的相互作用进行基础研究，这是利用光谱法对激发态反射粒子光进行验证。在本实验中，在实验前使用扩散方程进行数值分析，考虑了金属样品中的氢密度分布以及氢原子扩散达到稳定状态所需的时间。实验中，我们将低温高密度氢等离子体照射到Mo、Nb、W和Ta四种属于高Z材料的金属样品上，并研究了强度、密度和温度对照射时间的依赖性。确定每次样品照射时的电子密度和温度作为等离子体参数。此外，我们还比较了用氢等离子体照射每个样品时和没有样品时的分光测量结果，并考虑了从金属反射的粒子中激发态的密度分布。当样品温度改变时，钼中对应于Hα、Hβ和Hγ的上能级（即主量子数3、4和5）的激发能级密度增加，而铌中观察到显着变化。其中，钨、钽均呈小幅下降趋势。我们还证实，没有样品时等离子体的波动足够小。关于Hβ和Hγ与Hα的强度比，同一组成员之间的性质几乎没有相似之处，并且每个金属样品的结果都不同。另一方面，当用氢等离子体照射每个样品时，温度达到稳定状态所需的时间也显示出相似的结果。通过直接通过电流来加热目标金属，尝试了类似的实验，但没有明显的变化。我们还试图找到与各种热力学量的相关性，但我们无法找到任何系统的东西。无论如何，人们发现，除非建立一种准确掌握辐照氢基态通量的方法，否则很难对研究进行系统评估。