核融合炉第一壁再堆積層形成におけるトリチウムの移行挙動

聚变反应堆第一壁上再沉积层形成过程中的氚迁移行为

基本信息

批准号：
03J07759
负责人：
片山一成
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

D-T核融合炉建設にあたっては、炉内に保有されるトリチウム量の多寡、トリチウム安全管理技術の確立が最終的な社会的受容を決定すると考えられる。本研究は、化学工学的反応工学の観点からD-T核融合炉プラズマ対向壁におけるトリチウムインベントリーの評価、トリチウム挙動の把握及びトリチウムから見た材料の評価を行おうとするものである。本年度は、RF水素プラズマによるスパッタリング現象を利用して、核融合炉第一壁候補材料である等方性グラファイト及びタングステン再堆積層を作成し、再堆積層内水素捕捉量の定量を行った。1.本実験で得られたグラファイト再堆積層内の水素捕捉量(アトム比H/C)は、プラズマ条件により0.1-0.45と変化した。この値は、グラファイトベルクへの水素溶解度に比べはるかに大きく、再堆積層の形成が炉内トリチウムインベントリーを増大させることを改めて示唆した。また、再堆積層から水素を放出させるには、1000K程度の高温加熱が必要であり、炉内でのトリチウムの加熱放出は困難であることを指摘した。また、等方性グラファイトと再堆積層を同時にプラズマに曝し、損耗速度を定量したところ、再堆積層の損耗速度が一桁大きいことが明らかとなった。またその際、再堆積層内の水素はカーボンよりも速く放出される傾向が観測されたが、トリチウム放電洗浄の有効性については、さらに研究が必要である。2.タングステンは、他の第一壁候補材料に比べ水素溶解度が小さいといわれているが、本研究においてタングステン再堆積層を作成したところ、その内部には多量の水素が捕捉される事が明らかとなった。しかし、捕捉された水素は600K程度で速やかに放出されるため、第一壁温度を600K以上に設定する事でトリチウムインベントリーを低減できる事を指摘した。再堆積層内への水素・捕捉機構の解明のため重なる研究が必要である。

在构建D-T核融合反应堆时，据信，反应堆中持有的大量tri量和建立tritium安全管理技术将决定最终的社会认可。这项研究旨在评估D-T融合反应堆等离子体相对壁的trium库存，掌握tri虫行为，并从化学工程反应工程的角度评估材料。今年，我们使用RF氢等离子体创建了各向同性石墨和钨重新沉积层，它们是核融合反应器的第一壁材料，并量化了被重新沉积层中被困在重新沉积层中的氢数量。 1。在该实验中获得的石墨重新沉积层（原子比H/C）的氢量从0.1-0.45变化，具体取决于血浆条件。该值远大于石墨中的氢溶解度，这再次表明，重新沉积层的形成增加了炉子trip的库存。还指出，从重新沉积层释放氢气需要大约1000k的高温加热，并且很难在炉子中加热和释放tri。此外，当各向同性石墨和重新沉积层同时暴露于等离子体并量化磨损速率时，据揭示了重新沉积层的磨损速率更高。此外，尽管观察到重新沉积层中的氢比碳更快地释放，但仍需要进一步研究trium排放清洁的有效性。 2。据说钨的氢溶解性比其他第一壁候选材料低，但是在这项研究中，产生了钨重新沉积层，并且发现其中捕获了大量氢。但是，由于被困的氢气在60万左右迅速释放，因此指出将第一个壁温设置为600k或更高的氢可以减少tri虫库存。需要重叠的研究来阐明重新沉积层内的氢捕获机制。