固体増殖材からのトリチウム放出挙動解析コードの構築とその実証

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12558050
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 西川 正史 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (90026229)
• Keywords: 個体増殖材 / トリチウム / 照射後放出実験 / 拡散速度 / 吸脱着 / 同位体交換反応1 / 同位体交換反応2 / 水発生反応

Research Abstract

申請者は固体増殖材からのトリチウムの放出機構について、化学工学的移動現象論の観点から次のような物質移動段階が関与していると考えている。
1、増殖材グレインナイにおけるトリチウム生成反応
2、グレイン表面に向けての拡散移行
3、拡散過程における照射欠陥との相互作用
4、グレイン表面におけるOH基としての吸着
5、グレイン内部へのトリチウムの吸収
6、グレイン表面におけるパージガス中の水素との同位体交換反応1
7、グレイン表面におけるパージガス中の水蒸気との同位体交換反応2
8、高温雰囲気で水素を加えた際に起こることを確認した水発生
9、焼結体マクロポア内の拡敵
10、焼結体表面に形成される物質移動境膜内の拡散
これまでは以上のうち吸収、吸着、二つの同位体交換反応および水発生反応を定量してきたが、それを応用して作成したインベントリー計算コードは過去相互に不一致が認められた多くの実験データを定量的に説明した。
本年度は京都大学原子炉実験所および日本原子力研究所実験炉を用いて種々の固体ブランケット材を中性子照射し、照射後放出実験により得られたトリチウム放出曲線から見掛けの拡散係数を算出した。この際、過去行われてきた水素パージ曲線を用いる方法では表面反応の影響が大きいので水蒸気による放出曲線を用いるべきとの結論を得た。
また2電離箱式実験装置を製作し放出トリチウムの化学形を測定した所殆どがHTOであった。

Research Products

• [Publications] T.Kawagoe, M.Nishikawa A, Baba, S.Beloglazov: "Surface inventory of tritium on Li_2TiO_3"Journal of Nuclear Materials. Vol.297. 27-34 (2001)
• [Publications] M.Nishikawa, N.Nakashima, K.Hashimoto, S.Beloglazov: "Isotope exchange capacity on Li_4SiO_4 and comparison of tritium inventory in various solid breeder blanket"Journal of Nuclear Science and Technology. Vol.38,No.11. 944-951 (2001)
• [Publications] S.Beloglazov, M.Nishikawa, T.Tanifuji: "Modeling of tritium release from irradiated Li_2ZrO_3"Fusion Science and Technology. Vol.41,No.5. 1049-1053 (2002)
• [Publications] K.Hashimoto, M.Nishikawa, et al.: "Tritium inventory in Li_2TiO_3"Fusion Engineering and Design. Vol.61・62. 375-381 (2002)
• [Publications] N.Nakashima, S.Beloglazov, K.Hashimoto, M.Nishikawa: "Isotope exchange reaction between gaseous hydrogen and tritium on Li_2TiO_3 grain surface"Fusion Science and Technology. Vol.41,No.5. 1044-1048 (2002)