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Study on tritium-production test and design of the Li-loading rod using HTTR for fusion reactors

Research Project

Project/Area Number 18H01200
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Matsuura Hideaki  九州大学, 工学研究院, 准教授 (50238961)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 片山 一成  九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (90380708)
大塚 哲平  近畿大学, 理工学部, 准教授 (80315118)
後藤 実  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 炉設計部, マネージャー (60414546)
濱本 真平  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 大洗研究所 高温ガス炉研究開発センター, 研究副主幹 (90435610)
石塚 悦男  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 大洗研究所 高温ガス炉研究開発センター, 課長 (70355006)
飛田 健次  東北大学, 工学研究科, 教授 (50354569)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Keywordsトリチウム / 核融合原型炉 / 高温ガス炉 / HTTR / リチウム装荷用ロッド / ニッケル被覆ジルコニウム / アルミナ / HTTR照射試験体 / リチウム装荷体 / ジルコニウム / ニッケル被覆
Outline of Final Research Achievements

A tritium (T) production method for fusion reactors using high-temperature gas-cooled reactor has been developed. In this period of research, we focus our attention particularly on the Li-loading rod, in which stable T confinement is required. A basic characteristics of Zr for the T confinement, i.e., influences of chemical form of T produced and hydrogen absorption capability of the Zr when coexisting with oxides, was examined. In addition, experimental procedure and the test module structure have been investigated assuming that the future irradiation test in High Temperature engineering Test Reactor (HTTR). A method of the irradiation test and the structure of the test module have been clarified. A method for chemical evaluation of impurity concentration in He gas in HTTR has also been developed, and it has been shown that the influence of exposure of radiation due to T production is negligible.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人類の持続的繁栄に際し,将来に渡るエネルギー源の開発は重要課題の一つと言える.核融合炉は二酸化炭素や超長寿命放射性核種の発生を伴わない,恒久的エネルギー源となる可能性を持ち,国際的な研究開発が進められている.核融合炉の主燃料である重水素は自然界に一定の割合で存在するが,トリチウム(T)は放射性核種(半減期12年程度)であり,充分な量は存在しない.核融合炉では,運転時に自力でTを製造するのが基本的な考え方であるが,運転開始時には一定量のTの保有が必要である.本研究は,高温ガス炉を用いた効率的なT製造法を開発するものであり,将来の人類のエネルギー源の確保に対して重要な意義を持つ.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (42 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (33 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] The T-containment properties of a Zr-containing Li rod in a high-temperature gas-cooled reactor as a T production device for fusion reactors2021

    • Author(s)
      Matsuura Hideaki、Suganuma Takuro、Koga Yuki、Naoi Motomasa、Katayama Kazunari、Otsuka Teppei、Goto Minoru、Nakagawa Shigeaki、Hamamoto Shinpei、Ishitsuka Etsuo、Tobita Kenji、Konishi Satoshi、Hiwatari Ryoji、Someya Youji、Sakamoto Yoshiteru
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design

      Volume: 169 Pages: 112441-112441

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2021.112441

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      Henzan Daisuke、Katayama Kazunari、Matsuura Hideaki
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design

      Volume: 168 Pages: 112372-112372

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2021.112372

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    • Author(s)
      Hideaki MATSUURA
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      Volume: 2020-001 Pages: 211-216

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      Hideaki Matsuura, Ryo Okamoto, Yuki Koga, Takuro Suganuma, Kazunari Katayama, Teppei Otsuka, Minoru Goto, Shigeaki Nakagawa, Etsuo Ishitsuka, Kenji Tobita
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design

      Volume: 146 Pages: 1077-1081

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2019.02.009

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      松浦秀明, 片山一成, 日渡良爾
    • Journal Title

      日本原子力学会誌

      Volume: 60 Pages: 567-573

    • NAID

      130007827731

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      Koga Yuki、Matsuura Hideaki、Ida Yuma、Okamoto Ryo、Katayama Kazunari、Otsuka Teppei、Goto Minoru、Nakagawa Shigeaki、Nagasumi Satoru、Ishitsuka Etsuo、Shimazaki Yosuke
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design

      Volume: online Pages: 587-591

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2018.03.029

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      Katayama Kazunari、Izumino Jyunichi、Matsuura Hideaki、Fukada Satoshi
    • Journal Title

      Nuclear Materials and Energy

      Volume: 16 Pages: 12-18

    • DOI

      10.1016/j.nme.2018.05.008

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    • Author(s)
      Izumino J.、Katayama K.、Matsuura H.、Fukada S.
    • Journal Title

      Nuclear Materials and Energy

      Volume: 17 Pages: 289-294

    • DOI

      10.1016/j.nme.2018.10.012

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  • [Presentation] 高温ガス炉におけるT製造用Liロッドの検討~炉心非均質性を考慮したLiロッド構造と装荷法~2021

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      古賀友稀、松浦秀明、片山一成、大塚哲平、後藤実、濱本真平、石塚悦男、中川繁昭、飛田健次、日渡良爾、坂本宜照、小西哲之、染谷洋二
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      日本原子力学会「2021年春の年会」
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  • [Presentation] EVALUATION OF THE TRITIUM CONFINEMENT PERFORMANCE OF THE Li ROD COMPOSED OF ZIRCONIUM AND ALUMINA2020

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      Daisuke Henzen, Kazunari Katayama, Hideaki Matsuura
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      22nd Cross Straits Symposium on Energy and Environmental Science and Technology (CSS-EEST)
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  • [Presentation] 核融合原型炉におけるトリチウム自己充足性の評価2020

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      吉村暢也,松浦秀明,浦川知己,日渡良爾,染谷洋二,坂本宜照,飛田健次
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  • [Presentation] 高温ガス炉を用いた核融合原型炉用T製造~複数のLiロッド構造併用による性能向上の検討~2020

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      古賀友稀, 松浦秀明, 片山一成,大塚哲平, 後藤実, 濱本真平, 石塚悦男, 中川繁昭, 飛田健次
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      日本原子力学会九州支部「第39回研究発表講演会」
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  • [Presentation] 高温ガス炉を用いた核融合原型炉用T製造~構造の異なるLiロッドの最適空間配置の検討~2020

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      古賀友稀, 松浦秀明, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 濱本真平, 石塚悦男, 中川繁昭, 飛田健次
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  • [Presentation] 原型炉におけるトリチウムバランスの検討2020

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      吉村暢也、松浦秀明、浦川知己、日渡良爾、染谷洋二、坂本宜照
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      第37回プラズマ・核融合学会
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  • [Presentation] Zr 及びAl 2 O 3 を用いた高温ガス炉装荷用模擬リチウムロッドのトリチウム閉じ込め性能の評価2020

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      平安山大介, 片山一成, 松浦秀明
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      第37回プラズマ・核融合学会
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      Hideaki Matsuura, TakuroSuganuma, Yuki Koga, Motomasa Naoi, Kazunari Katayama, Teppei Otsuka, Minoru Goto, Shigeaki Nakagawa, Shinpei Hamamoto, Etsuo Ishitsuka, Kenji Tobita, Satoshi Konishi, Ryoji Hiwatari, Youji Someya, and Yoshiteru Sakamoto
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      Daisuke Henzen, Kazunari Katayama, Hideaki Matsuura
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      The 31th Simposium on Fusion Technology (SOFT2020)
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  • [Presentation] 高温ガス炉におけるT製造用Liロッドの検討~Zr水素吸蔵速度の温度依存性~2020

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      中川恭一、松浦秀明、古賀友稀、片山一成、大塚哲平、後藤実、濱本真平、石塚悦男、中川繁昭、飛田健次、小西哲之、日渡良爾、坂本宜照
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      大塚哲平, 横山翔、赤星雄也、片山一成, 松浦秀明, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 濱本真平、飛田健次
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      日本原子力学会「2020年春の年会」
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  • [Presentation] T製造高温ガス炉用LiロッドのT閉じ込め性能 (2) Liロッド模擬試験体によるトリチウム閉じ込め性能評価2020

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      片山一成, 平安山大介、松浦秀明, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 濱本真平、飛田健次
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      松浦秀明, 古賀友稀, 菅沼拓朗, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 濱本真平、飛田健次
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      日本原子力学会「2020年春の年会」
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  • [Presentation] 高温ガス炉におけるT製造用Liロッドの検討~T閉じ込め性能に及ぼすLi核発熱の影響~2019

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      古賀友稀, 松浦秀明, 菅沼拓朗, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
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      岡本亮, 松浦秀明, 古賀友稀, 菅沼拓朗, 片山 一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
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      古賀友稀, 松浦秀明, 岡本亮, 菅沼拓朗, 片山 一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
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      平安山大介, 片山 一成, 末松千里, 深田 智, 松浦秀明,
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      古賀友稀, 松浦秀明, 岡本亮, 菅沼拓朗, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
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      片山一成,末松千里,平安山大介,松浦秀明,深田智
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      Hideaki Matsuura, Ryo Okamoto, Yuki Koga, Takuro Suganuma, Kazunari Katayama, Teppei Otsuka, Minoru Goto, Shigeaki Nakagawa, Etsuo Ishitsuka, and Kenji Tobita
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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