金属によるヘリウム灰の選択排気特性の評価

金属选择性排气氦灰特性评价

基本信息

批准号：
06452432
负责人：
日野友明
金额：
$ 4.22万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

核融合炉では燃料希釈の原因となるヘリウム灰を効率よく排気する必要がある。通常、ダイバータにてヘリウム灰を排気するが、その効率は十分高くなく、ヘリウム灰濃度が増加して自己点火条件を維持できなくなる。このため、何らかの付加的方法を用いてヘリウム灰濃度を低減しなければならない。ニッケル等の金属は水素を透過させるがヘリウムを材料中にトラップできることが知られている。もし、このヘリウム選択排気金属をダイバータ近傍におくなら、ヘリウム灰濃度の低減に大きく寄与する。しかし、ニッケル等の金属はどの程度のヘリウムをトラップできるのか、選択的にトラップできる温度条件はどうなるのかについて評価されていない。本研究では、ECRプラズマ装置で照射条件を変えてヘリウムプラズマをニッケルに照射して、ヘリウムのトラップ量を測定し、以下の結果を得た。ヘリウムのみを選択的にトラップできる温度は100℃以上であり、約200℃と約600℃でトラップ量が最大になることがわかった。最大トラップ量は2×10^<16>He/cm^2であり、もしニッケルを実験炉に用いるなら30sec毎の表面リフレッシュが必要となる。ヘリウムのトラップはヘリウムイオンエネルギーがある値以上でないと起らない。600℃の場合は約0.7keV以上でなければならない。ニッケル温度が低い時はフルエンスに対してトラップ量はすぐ飽和するが、高い場合はなかなか飽和しない。これらのデータは核融合炉での本方法の適用に直接役立つものであり、ニッケルの温度を600℃に設定するのが最適であることがわかった。ニッケルの他、ダイバータ材料であるタングステンに対しても同様の実験を行ったが選択排気特性はみられなかった。従って、現在のところ、ニッケルが本方法において最も適した材料である。

在核融合反应堆中，必须有效耗尽导致燃料稀释的氦灰。通常，氦灰被分流器耗尽，但是氦气的效率还不够高，并且氦气的浓度增加，因此无法维持自动点状态。因此，必须使用一些其他方法来降低氦灰浓度。众所周知，诸如镍之类的金属渗透到氢气中，但可以将氦气捕获到材料中。如果将这种氦选择性排气放置在分流器附近，则将极大地促进氦灰的浓度。但是，尚未评估它可以被金属（例如镍）捕获多少氦气，或者可以选择哪种温度条件来捕获。在这项研究中，使用ECR等离子体装置将氦血浆用具有辐照条件的镍辐照，并测量捕获的氦气量，从而产生以下结果。发现可以选择性捕获的氦气的温度高于100°C，并且陷阱量约为200°C和约600°C。最大陷阱量为2×10^<16> He/cm^2，如果在实验炉中使用镍，则每30秒需要表面刷新。氦气陷阱必须以一定值或高于氦离子能的高度发生。在600°C时，温度必须至少约为0.7 keV。当镍温度较低时，陷阱的量在散装中饱和，但是当镍温度高时，它不容易饱和。这些数据对于该方法在核融合反应器中的应用直接有用，发现将镍温度设置为600°C是最佳的。除镍外，在钨上进行了相同的实验，这是一种分流器材料，但没有观察到选择性的排气特性。因此，目前，镍是此过程中最合适的材料。