2011 Fiscal Year Annual Research Report
核融合炉ブランケット材中のトリチウム移動解明と新規回収プロセス開発の研究
| Project Area | Tritium Science and Technology for Fusion Reactor |
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19055006
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
深田 智 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (50117230)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 一成 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教 (90380708)
西川 正史 九州大学, 総合理工学研究院, 名誉教授 (90026229)
榎枝 幹男 日本原子力研究開発機構, 核融合工学部, 主任研究員 (90354620)
河村 繕範 日本原子力研究開発機構, 核融合工学部, 主任研究員 (10354614)
相良 明男 核融合科学研究所, 核融合システム研究系, 教授 (20187058)
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| Keywords | トリチウム / プラズマ核融合 / ブランケット / リチウム / 回収 / 透過 |
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| Research Abstract |
核融合炉を有効にかつ長期に渡って主軸エネルギー発生装置として機能させるためには、燃料トリチウムの自給、トリチウム安全性確保、炉経済性向上が鍵である.本科研費特定領域計画研究B1班では、日本原子力研究開発機構、核融合科学研究所、九州大学の関連研究者間で計画研究班を作り、この問題を真正面から取り組み問題解決を図ろうとした。まず、研究題目にもある核融合炉ブランケット材中のトリチウム移動現象解明について、核融合炉固体ブランケット内部の流動可視化実験に成功し、充填層マクロ圧力損失と内部微細流との関係を定量的に明らかにした.固体ブランケット候補材Li_2TiO_3と水分反応に伴うトリチウム蒸発率の温度依存性、Li質量欠損率を定量的に求めブランケット内部での変化を予測する事が出来た。さらに新規回収プロセス構築について、Heパージガスからトリチウムを効果的に回収する電解反応装置内部の物質移動現象を実験と解析で明らかにした。
先進候補材である液体ブランケットについて、反応生の高い液体LiをYに直接接触させることにより、トリチウムの効率的移行を確かめ、Liに溶けたごく微量トリチウム回収に初めて成功した.LiPb共融合金液体中のHとDの溶解、拡散、透過係数を求め、同位体効果を明らかにした.その結果、水素同位体溶解の同位体効果はなく、拡散の同位体効果では温度依存性がわずかに有るものの、質量比の1/2乗に比例する古典的同位体効果があることを見いだした.この結果は広いトリチウム濃度にも適用可能である.さらに熱対流下のLiPbにおける水素対流拡散現象を明らかにすることに成功し、実際の炉で生じるトリチウム移行過程予測が可能となった。研究の最終年度であり、国際学会や成果発表会等で成果を公表するとともに論文等への成果とりまとめをおこなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本計画研究の研究目的の核融合炉ブランケット材中のトリチウム移行と回収について、下の多くの英語論文英語国際学会発表で成果公表できた.さらに加えて、若手研究者の育成とともに今後の日本でエネルギー発生装置である核融合炉を実現する議論をする場を提供できたと考えている.
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| Strategy for Future Research Activity |
核融合炉をエネルギー発生装置として具体化するため、当科研費計画研究ではミクロからマクロに至るトリチウム移動現象を明らかにし、トリチウム閉じ込め性能と回収性能を画段に向上させることに成功した行今後は、ITER以降を見つめ、核融合炉がエネルギー発生装置であることで他の核分裂炉、太陽電池、風力、火力等との競争になると考えられ、熱を通しトリチウムを通さないブランケットシステムを構築し、より経済性の高い炉概念を提案し、実現することが必要と考えられる。現在本研究代表者はこの考えで、若手を育成するとともに今後の展開をおこないたいと考えている.
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[Journal Article] Target system of IFMIF/EVEDA in Japanese activities2011
Author(s)
M. Ida, S. Fukada, T. Furukawa, Y. Hirakawa, H. Horiike, T. Kanemura, H. Kondo, M. Miyashita, H. Nakamura, H. Sigiura, A. Suzuki, T. Terai, Y. Tsuji, H. Ushimaru, K. Watanabe, J. Yagi
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Journal Title
Journal of Nuclear Materials
Volume: 417
Pages: 1294-1298
Peer Reviewed
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[Journal Article] IFMIF/EVEDA lithium test loop : design and fabrication technology of target assembly as a key component2011
Author(s)
H.Kondo, T.Furukawa, Y.Hirakawa, K Nakamura, M.Ida, K.Watanabe, T.Kanemura, E.Wakai, H.Horiike, N.Yamaoka, H.Sugiura, T.Terai, A.Suzuki, J.Yagi, S.Fukada, H.Nakamura, I.Matsushita, F.Groeschel, K.Fujishiro, P.Garin, H.Kimura
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Journal Title
Nuclear Fusion
Volume: 51(123008)
Pages: 1-12
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Transfer of tritium in concrete coated with hydrophobic paints2011
Author(s)
S.Fukada, Y.Edao, K.Sato, T.Takeishi, K.Katayama, K.Kobayashi, T.Hayashi, T.Yamanishi, Y.Hatano, A.Taguchi, S.Akamaru
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Journal Title
Fusion Engineering and Design
Volume: 87
Pages: 54-60
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Tritium transfer in porous concrete materials coated with hydrophobic paints2011
Author(s)
S.Fukada, Y.Edao, K.Sato, T.Takeishi, K.Katayama, K.Kobayashi, T.Hayashi, T.Yamanishi, Y.Hatano, A.Taguchi, S.Akamaru
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Journal Title
Fusion Science and Technology
Volume: 60
Pages: 1061-1064
Peer Reviewed
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