核融合炉溶融塩増殖材による構造材腐食問題に関する研究

• Project/Area Number: 19760594
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 西村 秀俊 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 助教 (40376504)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2007: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 核融合炉溶融塩増殖材 / Flibe / 構造材腐食 / 電気化学測定

Research Abstract

核融合炉液体ブランケット増殖材料候補材料であるFlibe(2LiF-BeF_2)を電解質とした電気化学セルを作成し、電気化学測定実験を実施した。Flibeについて電気化学測定実験は、Flibeブランケットに関する他の課題を含めた研究を進めるに当たって実施することが必要不可欠と考えられていたが、Flibe取り扱いが困難であるため行われることがなかったという経緯がある。
以下に実験の詳細を述べる。参照電極としての使用可能性をしらべるため、片方の電極には金属Beを選択した。もう一方の電極には、腐食試験片を選択する前にNiを選択した。805Kに保った375gの精製済みFlibe浴に、φ5の金属Be電極と表面積が3cm^2の金属Ni電極を挿入し、両極間のゼロ電流条件におけるポテンシャル差と、両極を短絡させたときに流れる電流を測定した。Be電極は、金属Beに導線のNiを接続し、導線はアルミナ管で保護されることでFlibe浴のポットとは電気的に絶縁されている。金属Ni電極は、前記金属Be電極の説明において、金属Beの部分をNi板に替えたものである。測定モードにはポテンシャル差測定と電流測定を交互に行うようプログラムし、測定を実行した。Flibeへの電極挿入直後のポテンシャル差は1.8Vで、理論値に非常に近い値が得られた。つまり、金属Beが参照電極として適切な材料である可能性が示された。電流測定モードでは、15-20mAの電流がBe電極からNi電極に流れるのが観測された。Be電極表面ではBeの溶解反応、Ni電極表面では金属不純物を含む酸化物質が還元される反応が起こっていると思われる。
まとめると、Flibeに関する電気化学実験を実行した。代表者退職のため本研究の目的すべてを達成することはできなかったが、これまで困難とされてきたFlibe電気化学実験のノウハウと初期データを得ることができた。