TRITIUM RETENTION AND DESORPTION BEHAVIOR IN BREEDING MATERIAL OF BLANKET

• Project/Area Number: 18360439
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: HINO Tomoaki Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 教授 (30109491)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥10,960,000 (Direct Cost: ¥9,700,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2008: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2007: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2006: ¥5,500,000 (Direct Cost: ¥5,500,000)
• Keywords: 核融合炉 / ブランケット / トリチウム増殖材料 / トリチウム保持・脱離 / トリチウム回収 / トリチウム・インベントリー / トリチウム / トリチウム保持量 / トリチウム脱離温度 / ブランケット設計 / 増殖材温度 / リチウム・タイタネート / 重水素保持脱離

Research Abstract

核融合炉の実現のため、最重要課題はトリチウム増殖ブランケットの開発である。しかし、トリチウム増殖材で生成するトリチウムが運転条件下で、どの程度保持され、どの程度残留するのか評価されていない。本研究では、トリチウム増殖材であるリチウム・タイタネートに重水素イオンを照射して重水素を捕捉させ、捕捉された重水素がどのような温度条件で脱離するかを測定した。この結果から、生成されるトリチウムがどの程度速やかに回収されるか、またどの程度インベントリーとして残るかを明らかにした。
リチウム・タイタネートに室温から773Kまでの照射温度で1.7keV D^+を照射して。照射後、昇温脱離分析でD保持量とDの脱離挙動を調べた。DはLiにより捕捉され、その濃度はD/Li=0.5となった。D保持量は照射温度とともに減少し、773Kでは保持量はゼロになった。
これらの結果から、ITERのテスト・ブランケット・モジュール(TBM)について、トリチウム・インベントリーを見積った。トリチウムが残存する低温度領域が存在するため、少なくても数10gのトリチウム・インベントリーがあることから、ITERの炉内トリチウム・インベントリーを増加させる可能性があることが分った。トリチウム・インベントリーを減らすためには、773K以下の領域を大きく減らす設計が必要であることを指摘した。
本研究で得られた結果から、固体ブランケットからのトリチウム回収条件とトリチウム・インベントリーが明らかにできた。今回の実験では、フェライト鋼固体ブランケットを対象としたが、この手法はシリコンカーバイド複合材料固体ブランケット、バナジウム合金などの液体ブランケットに対しても適用でき、核融合炉ブランケットの設計手法の確立に大きく貢献できた。

Research Products

• [Journal Article] Deuterium retention and desorption behavior of Li_2TiO_3 after deuterium ion irradiations with different temperatures (2009)
  • Author(s): H. Shibata, Y. Nobuta, Y.Yamauchi, T. Hino
  • Journal Title: To appear in Journal of Plasma and Fusion Research
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deuterium retention and desorption behavior of tritium breeder, lithium titanate (2009)
  • Author(s): T.Hino
  • Journal Title: Proc. Of China-Japan Symposium on PWI/PFC and Fusion Technologies (NIFS Report, NIFS-PROC-76) Yellow Mountain Pages: 42-45
• [Journal Article] Deuterium Retention and Desorption Behavior of Li_2TiO_3 after Deuterium Ion Irradiations with Different Temperatures (2009)
  • Author(s): H. Shibata, Y. Nobuta, Y. Yamauchi, T. Hino
  • Journal Title: Journal of Plasma and Fusion Research (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deuterium retention and desorption behavior of lithium titanate (2008)
  • Author(s): T. Hino, D. Sato, Y. Yamauchi, H. Tanigawa, M. Akiba, S. Suzuki
  • Journal Title: Fusion Engineering and Design 83 Pages: 1173-1175
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ブランケット増殖材、Li_2TiO_3の重水素保持脱離挙動 (2006)
  • Author(s): 佐藤大輔
  • Journal Title: プラズマ核融合学会第23回年会予稿集 Pages: 210-210
• [Presentation] Deuterium retention and desorption behavior of tritium breeder (2009)
  • Author(s): T. Hino
  • Organizer: lithium titanate, China-Japan Symposium on PWI/PFC and Fusion Technologies
  • Place of Presentation: Yellow Mountain International Hotel, Yellow Mountain, China
• [Presentation] Deuterium retention and desorption behavior of Li_2TiO_3 after deuterium ion irradiations with different temperatures (2009)
  • Author(s): H. Shibata, Y. Nobuta, Y. Yamauchi, T. Hino
  • Organizer: International Congress on Plasma Physics, Fukuoka International Congress Center
  • Place of Presentation: Fukuoka
• [Presentation] Deuterium Retention and Desorption Behavior of Li_2TiO_3 after Deuterium Ion Irradiations with Different Temperatures (2008)
  • Author(s): H. Shinbata, Y. Nobuta, Y. Yamauchi, T. Hino
  • Organizer: International Congress on Plasma Physics 2008
  • Place of Presentation: Fukuoka International Congress Center, Fukuoka, Japan
• [Presentation] Deuterium Retention of Ferritic Steel Irradiated by Energetic Hydrogen Ions (2007)
  • Author(s): 日野友明
  • Organizer: 13th International Conference on Fusion Reactor Material
  • Place of Presentation: フランス、ニース市Acropolis Congress Centre
  • Year and Date: 2007-12-10
• [Presentation] ブランケット増殖材・リチウムタイタネイトの重水素保持脱離挙動 (2007)
  • Author(s): 柴田博信、日野友明
  • Organizer: 第24 回プラズマ核融合学会年会
  • Place of Presentation: 姫路市 イーグレひめじ
  • Year and Date: 2007-11-27
• [Presentation] Deuterium retention and desorption behavior of lithium titanate (Oral) (2007)
  • Author(s): T. Hino, D. Sato, Y. Yamauchi, H. Tanigawa, M. Akiba, S. Suzuki
  • Organizer: 8th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
  • Place of Presentation: Heidelberg Convention Center, Heidelberg, Germany
  • Year and Date: 2007-10-05
• [Presentation] Deuterium Retention and Desorption Behavior of Lithium Titanate (2007)
  • Author(s): 日野友明
  • Organizer: 8th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
  • Place of Presentation: ドイツ、ハイデルベルグ市Heidelberg Convention Center
  • Year and Date: 2007-10-05