金属ナノ構造上で誘起されるアークプラズマの特性およびナノ構造の損耗に関する研究

金属纳米结构电弧等离子体诱导特性及纳米结构磨损研究

基本信息

批准号：
17J05670
负责人：
皇甫度均
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

１. Nano-tendril bundles(NTBs)構造の電界電子放出およびブレークダウン特性の評価：電界電子放出による電流変化はNTBsの形状や高さに依存し、数MV/mでブレークダウンが始まることを明らかにした。ブレークダウン後、NTBsの一部は完全に破壊されており、熱電界電子放出によるジュール加熱が原因であることが分かった。また、NTBが形成されたタングステン試料において過渡的熱負荷の印加が無くても自発的に誘起するアーキング現象が発見され、NTBsの電界電子放出の増大がアーキング誘起を容易にすることが示唆された。２．磁場と垂直な表面上におけるアークプラズマの運動と分光計測：磁場と垂直な平面上で100に及ぶアークスポットが同時発生することを示し、そのミクロ運動はランダムである一方、マクロには拡散運動することを示した。また、基盤のナノ構造厚みによりスポット数、運動速度が変化することを明らかにした。一方、アークプラズマの分光計測によりアークプラズマの電子温度および電子密度を評価した。電子温度はナノ構造厚みを逆相関関係にあるのに対し、電子密度は正の相関をしました。サハーボルツマン方程式より、ナノ構造厚みが増すほどアークプラズマ中にW中性粒子の割合が増加し、電子温度の減少に寄与したことが示唆された。３．大型核融合実験装置W7-Xにおけるアーク痕観察：ドイツの環状ステラレータW7-X内部調査を行い、プラズマ対向壁およびその基盤の表面上で発生したアーク痕を統計的に分析した。その結果、アーク痕のほとんどは主プラズマ運転の間に行うグロー放電洗浄時に発生したことが示唆された。一方、アーク痕は主としてプラズマ対向壁モジュールの縁や表面上に点在する堆積層から誘起された。

1.纳米卷须束（NTB）结构的场致发射和击穿特性的评估：结果表明，场致发射引起的电流变化取决于NTB的形状和高度，击穿在我制作的几个MV/m处开始。它。击穿后，一些NTB被完全破坏，这被发现是由热场发射引起的焦耳加热引起的。此外，在钨样品中发现了自发诱发的电弧现象，即使没有施加瞬态热负载，NTB 也会形成，这表明 NTB 场发射的增加有利于电弧的诱发。 2.垂直于磁场的表面上电弧等离子体的运动和光谱测量：我们表明，在垂直于磁场的平面上同时出现多达 100 个电弧点，虽然它们的微观运动是随机的，但它们的宏观运动是扩散的。结果表明还表明，点的数量和移动速度根据基板的纳米结构的厚度而变化。另一方面，通过电弧等离子体的分光测定来评价电弧等离子体的电子温度和电子密度。电子温度与纳米结构厚度呈负相关，而电子密度呈正相关。 Saher-Boltzmann 方程表明，随着纳米结构厚度的增加，电弧等离子体中 W 中性粒子的比例增加，从而导致电子温度降低。 3.大型聚变实验装置W7-X中电弧痕迹的观察：我们对德国环形仿星器W7-X进行了内部调查，统计分析了等离子体迎壁表面及其底座产生的电弧痕迹。结果表明，大部分电弧痕迹是在主等离子体操作期间进行的辉光放电清洁过程中产生的。另一方面，电弧痕迹主要是由散布在等离子体面对壁模块的边缘和表面上的沉积层引起的。

项目成果

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专利数量（0）

Pulsation Effects of Incident Ion Energy on W Fuzz Growth

入射离子能量对 W 绒毛生长的脉动影响

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
Plasma and Fusion Research:Rapid Communications
影响因子：
0
作者：
Yuan;L.;Ohtani;E.;Shibazaki;Y.;Ozawa;S.;Jin;Z.;Suzuki;A.;Frost;D.;S.Kajita; S.Kawaguchi; D.Hwangbo; H.Tanaka; N.Ohno
通讯作者：
S.Kajita; S.Kawaguchi; D.Hwangbo; H.Tanaka; N.Ohno

University of Liverpool(英国)

利物浦大学（英国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Ignition and sustainment of arcing on nanostructured tungsten with ambient plasma exposure

环境等离子体暴露下纳米结构钨上电弧的点燃和维持

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Dogyun Hwangbo;Daisuke Nishijima;Sergey A. Barengolts;Mikhail M. Tsventoukh;Shin Kajita;Russell P. Doerner;Hirohiko Tanaka;Noriyasu Ohno
通讯作者：
Noriyasu Ohno

Arc behavior on tungsten nanostructure under helium plasma exposure

氦等离子体暴露下钨纳米结构的电弧行为