1. 序
本研究グループは、ディスラプション時の金属製第一壁熔融凝固挙動と カーボン製プラズマ対向材料の蒸発挙動に関して実験と解析を実施して来ている。 本年度は後者のテーマについて集中的に実験研究を実施し データを蓄積するとともに解析を実施した。
2. 研究の進捗状況(装置の改良等を含む)
本年度は、ＭＰＤアークジェットを用い、 短パルスおよび長パルスによるパイロ黒鉛の蒸発挙動を 解析した。 この黒鉛は積層構造をしており、電気的な抵抗は変わらないが、 熱伝導率のみ約 1/10 となっている。 改良されたＭＰＤアークジェットにより黒鉛に熱負荷を加えると、 飛散した粒子がプラズマと相互作用する事により、 C$^{+}$、C$^{++}$などに変化する。 これらの粒子の発光を分光分析により捉え、 時間・空間分布を測定した。 ２種類のパルスによる照射のそれぞれについて 発光の時間変化と、照射にともなう質量欠損を調査した。 さらに、数値シミュレーションによって蒸発挙動を模擬し、 蒸発量と発光量の関係を調査した。 その結果、黒鉛の蒸発量と発光量の間に 強い相関があることを明らかにした。 また、質量欠損とシミュレーションによる蒸発量の積分値が 定性的に良い一致を示した。 このことから、パイロ黒鉛に対するMPDアークジェットの 発光挙動を定性的に説明できる。 一方、熱伝導率の良い、等方性黒鉛(IG-110)を用いた照射実験も実施した。 これらの結果を比較検討し、発行挙動に対する 定性的な説明を試みた。
3. 今後の予定
パイロ黒鉛に対する発光挙動の詳細を調査するとともに、 昨年度実施した等方性黒鉛の 複雑な発光分布に関して、検討を行う予定である。 さらに、プラズマと蒸発黒鉛との相互作用に関して、 実験結果を評価するとともに、解析コードを高度化する。 これにより、プラズマ対向材料へのエネルギー入射にたいする 蒸気雲の影響を明らかにするとともに、 将来的にはプラズマとプラズマ対向材料を同時に扱う 解析コードの開発を目指す。
4. 発表論文リスト
(A) 学位論文等