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材料科学日本語公開済み

ヘビイオン再衝撃検出でトーかまと壁材の最上層を可視化

2026年11月4日arXiv: 2611.03160v1

ヘビイオンの時間飛行再衝撃検出(ToF‑HIERDA)を用い、トーかまとTEXTORから回収したプラズマ接触部材(PFC)の表面400 nmにおける組成を解析した。ん

解析では36 MeVのヨウ素イオン(¹²⁷I⁸⁺)ビームを照射し、再衝撃されたイオンの飛行時間を測定して深度プロファイルを取得した。モリブデン(高Z材料)と窒素‑15トレーサの分布が同時に記録された。結果、モリブデンはある部位で侵食され、別部位へ再沈着しており、窒素‑15は一緒に運ばれた。これは材料移動の直接的証拠である。

しかし、サンプル表面の粗さが大きかったため、深度分解能が十分に確保できず、絶対濃度値の評価は難しかった。相対的な要素量は信頼性が高く、各種物質の相対移動傾向を把握できた。これにより、ホットガスの侵食や相互作用が表面層でどのように起こるかを示す第一歩となった。

本研究は、ヘビイオン再衝撃検出がトーかもの壁材の最上層を高精度に解析できることを示した。特に高Z材料の移動と軽量トレーサの残留を同時に追跡できる点が重要である。ただし、粗さによる深度分解能の制限は今後の改善課題となる。

元論文

Characterisation of surface layers formed on plasma-facing components in controlled fusion devices: Role of heavy ion elastic recoil detection

材料科学
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