核融合炉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

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07558188
• Section: 試験
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 寺井 隆幸 東京大学, 工学部(試), 助教授 (90175472)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河村 弘 日本原子力研究所, 大洗研究所, 室長 ; 小野 勝男 東京大学, 工学部(試), 助手 (20160905) ; 米岡 俊明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (40013221) ; 大津 繁樹 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (30272397) ; 田中 知 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10114547)
• Keywords: 核融合炉 / ブランケット / セラミック / コーティング / Al_2O_3 / Y_2O_3 / スパッタリング / プラズマ溶射

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・トリチウム非透過性・絶縁性などの機能が使用環境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、実際にコーティングを試作し、その作製技術を確立するとともに、使用現境下におけるその諸機能の変化についてあきらかにすることを目的とする。これらの目的を達成するため、以下のような研究を実施しつつある。
(1)セラミックコーティングの試作:プラズマ溶射法、ディップコーティング法などにより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、その製造条件や製造過程における組織変化などについて明らかにした。またスパッタリング法のための装置を製作し、これを用いたAl_2O_3コーティング作製の条件を明らかにしつつある。
(2)セラミックコーティングの特性評価:作成した試料について、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:作成した試料について、放射線照射・高温・高電圧勾配下における電気伝導率の変化について研究している。また、液体金属によ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っている。
今後は、これまでの研究をさらに進める一方、バルク材料の結果との比較を通して、セラミッタコーティングの材料としての特殊性を明らかにするとともに、AlNなどの酸化物以外のセラミックコーティングについての研究もあわせて実施する予定である。

Research Products

• [Publications] 小林知洋 他: "電子線照射による絶縁性セラミックスの物性変化" 東京大学工学部総合試験所年報. 55. 85-90 (1996)
• [Publications] T.Kobayashi et al.: "Electrical Property of Hight-fluence Nickel-implanted Single Crystal Alumina" Nuclear Instruments and Metliods in Physics Research B. 116. 187-190 (1996)
• [Publications] T.Terai et al.: "Anomalous Electrical Resistivity of Al_2O_3 Single Crystal Degraded by Electron Irradiotion" Nulear Instruments and Methods in Physics Research B. 116. 294-298 (1996)
• [Publications] 米岡俊明他: "Y_2O_3の液体金属ランタンによる高温腐食" Journal of Ceramic Society of Japan. 105. 156-160 (1997)
• [Publications] T.Terai: "Research and Development on Ceramic Contings for Fussion Reactor Liquid Blankets" Proceedings of Material Chemistry '96. 143-153 (1996)
• [Publications] T.Yoneoka et al.: "High Temperature Liquid Metal Conocion and High Temperature Electrical Conductivity of Y_2O_3" Proceedings of Material Chemistry '96. 677-682 (1996)