反跳粒子検出法を用いた酸化物セラミックス中の水素置換の同位体効果の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12878083
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 森田 健治 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10023144)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 曽田 一雄 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70154705)
• Keywords: トリチウム増殖セラミックス / 水素同位体置換 / 反跳粒子検出法 / 酸化物セラミックス / 質量平衡方程式 / 再結合 / 捕獲 / イオン注入

Research Abstract

本研究の目的は、SrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-δ>で偶然見つけたD-H置換がLiを含む酸化物セラミックスで生じることを明らかにすると共に、この水素同位体置換の一般性を示し、またその機構の詳細を明らかにし、更にT増殖酸化物セラミックスからのTの回収の促進とTの除去技術の向上に資すことである。
本年度、まず日本原子力研究所トリチウム工学実験室との共同研究により、SrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-δ>に純トリチウムイオンビームを注入し、TとHとの置換を測定した。その結果、申請者らがD-H置換に対して提案している一方向拡散モデルを支持するTHガスの放出が観測された。
次にSrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-δ>に5keV D_2^+イオンを飽和注入し、引き続き0.5keV H_2^+イオンを表面に注入することによるD-H置換を、同一試料に5keV D_2^+イオンを飽和注入し、引き続き0.5keV D_2^+イオンを表面に注入することによるH-D置換をそれぞれ測定し、そのデータ解析からD-H置換におけるHの拡散係数とH-D置換におけるDの拡散係数の比が2〜4倍であることを示した。
更にBaCe_<0.80>Y_<0.20>O_<3-δ>にHe^+イオンを照射した後、試料へのH_2OとD_2O暴露によるHおよびDの取り込み速度を測定し、H_2Oの解離によるHの吸収速度がD_2Oの解離によるDの吸収速度の約5倍であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] E. Iiezuka: "Anomalous Isotope Replacement of Deuterium and Protium Implanted into an Oxide Ceramics by Protium and Deuterium"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 3343-3348 (2001)
• [Publications] H. Suzuki: "Exchange of Hydrogen Isotopes in Oxide Ceramics at Room Temperature"Physica Scripta. T94. 77-82 (2001)
• [Publications] K. Morita: "A New Model for Exchange of Deuterium in Oxide Ceramics for Bootium in Light Water Molecule at R T"J. Nucl. Sci. Technol.. 38. 930-935 (2001)
• [Publications] K. Morita: "Istope Effects in Dynamic Behavior of Hydrogen in Fusion Reactor Materials Studied by Means of MeV Ion Beam ERD"J. Nucl. Sci. Technol.. 39. No.4 (2002)
• [Publications] K. Soda: "Isotope Effects in Diffusions of H and D in Exchanges of D-H and H-D in Oxide Ceramics"J. Nucl. Sci. Technol.. 39. No.4 (2002)
• [Publications] K. Morita: "Exchange of Tritium Implanted into Oxide Ceramics for Protium by Exposure to Air Vapors at R.T"J. Nucl. Mater.. (in-press). (2002)