核融合炉用液体ブランケット用セラミックコーティングの試作とその特性

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07558188
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 寺井 隆幸 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90175472)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原田 良夫 トーカロ(株), 溶射技術開発研究所, 所長 ; 河村 弘 日本原子力研究所, 大洗研究所, 室長代理 ; 大津 繁樹 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (30272397) ; 米岡 俊明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (40013221) ; 田中 知 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10114547)
• Keywords: セラミックコーティング / 核融合炉 / 液体ブランケット / 絶縁性 / 両立性 / Al_2O_3 / MgO / Y_2O_3

Research Abstract

核融合炉液体ブランケット用セラミックコーティングにおいては、大量生産が容易であること、液体金属との両立性やトリチウム透過バリアー、絶縁性バリヤ-としての機能が使用条件下において長期間にわたり確保されることが重要である。本研究では、いくつかの候補材料について実際にコーティングを試作し、その形態、化学組成、物性などの測定を行い、核融合炉液体ブランケット用セラミックコーティングに適した作製技術を確立すること、また作製したコーティング試料について、放射線照射下、高温下、高腐食性雰囲気下における諸機能の変化についての知見を得ることを目的として研究を行いつつある。平成7年度は本研究計画の初年度であり、以下のような成果を得た。
(1)セラミックコーティングの試作:化学緻密化法、プラズマ溶射法、ディップコーティング法などの方法で、Al_2O_3,Al_2O_3-MgO,Y_2O_3などのセラミックコーティングを試作しつつあり、その製造条件や製造過程における試料の組織変化などについて明らかにしつつある。またこれらと並行して、スパッタリング法を試みるための装置を整備した。
(2)セラミックコーティングの特性評価:(1)により作成した試料について、SEM,XMA,XRD,化学インピーダンス測定装置などにより、その形態、化学組成、コーティングの健全性、電気伝導率などの評価を行いつつある。
(3)セラミックコーティングの機能試験:(1)により作成した試料について、加速器を用い、放射線照射下、高温下、高電圧勾配下における電気伝導率の変化について測定しつつある。また、液体金属と共存する場合における還元に伴う電気伝導率の変化や両立性についての研究を行いつつある。
これらの成果は、いくつかの国際会議での発表や投稿論文などにより、公表しつつある。

Research Products

• [Publications] T. Terai: "R ξ D on Ceramic Coating for Fusion Reactor Liquid Blankets" Proceedings of 3rd Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems. (1996)
• [Publications] T. Terai: "Research and Development on Ceramic Coatings for Fusion Reactor Liquid Blankets" Proceedings of International Symposium on Materials Chemistry in Nuclear Environment. (1996)
• [Publications] T. Kobayashi et al.: "Electrical Property Change of Sapphire by Porticle Blam Irradiation" Proceedings of International Symposium on Materials Chemistry in Nuclear Environment. (1996)
• [Publications] T. Terai et al.: "Anomalous Electrical Resistivity of Al_2O_3 Single Crystal Degraded by Electron Irradeation" Nuclear Instruments ξ Methods in Physical Research B. (1996)
• [Publications] T. Kobayashi et al.: "Electrical Property of High-Fluence Nickel-Implanted Single Crystal Alumina" Nuclear Instruments ξ Methods in Physical Research B. (1996)
• [Publications] T. Terai et al: "Compatibility of Yttria(Y_2O_3)with Liquid Lithium" Journal of Nuclear Materials. (1996)