2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of irradiation effects on hydrogen isotope permeation in tritium permeation barrier coatings
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15H05562
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
近田 拓未 静岡大学, 理学部, 講師 (20614366)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | トリチウム / 水素 / 透過 / 被覆 / 放射線照射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、核融合炉ブランケット筐体および燃料回収系の配管からのトリチウム透過を低減するためのセラミックス被覆について、これまで知見が皆無だった種々の放射線による被覆中の水素同位体透過に与える影響を明らかにすることを目的としている。
最終年度は、前年度の結果を受けて、引き続き鉄イオン照射による被覆の微細構造変化と重水素透過に与える影響、およびガンマ線照射環境下の重水素透過挙動について詳細を調べた。鉄イオン照射については、マグネトロンスパッタリング法で作製した酸化イットリウム被覆の微細構造と重水素透過挙動に対して、照射温度依存性を調べた。1.42 MeVの鉄イオン照射を損傷量が1 dpaになるように各温度で照射したところ、被覆の基板近傍にアモルファス層が形成されることが明らかになった。このアモルファス層は、照射温度が高温ほど薄くなり、鉄イオンによる照射損傷および残存した鉄原子によって形成されたと考えられる。一方、結晶粒径は高温ほど大きくなったことから、高温による粒成長が確認された。重水素透過挙動については、いずれの試料も400 ℃以上において試験温度を高くするほど重水素透過係数が減少した。これは、被覆の粒成長が起こり、重水素の透過経路が減少したためと考えられる。また、試料毎の比較では、室温で照射した被覆試料が最も低い重水素透過係数を示し、次いで600 ℃、300 ℃の順に高くなった。これは、損傷によって形成されたボイド密度と結晶粒径のバランスによるものと考えられる。ガンマ線照射については、金属材料、酸化エルビウムおよび酸化イットリウムで被覆した低放射化フェライト鋼でいずれも照射中の重水素透過の増加が確認された。増加率が非照射下の透過速度に依存し、また照射直後に試料温度のわずかな上昇が観測されたことから、照射中の重水素透過の増加はガンマヒーティングによるものと考えられる。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(31 results)
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[Journal Article] Development of advanced high heat flux and plasma-facing materials2017
Author(s)
Ch. Linsmeier, M. Rieth, J. Aktaa, T. Chikada, A. Hoffmann, J. Hoffmann, A. Houben, H. Kurishita, X. Jin, M. Li, A. Litnovsky, S. Matsuo, A. von Mueller, V. Nikolic, T. Palacios, R. Pippan, D. Qu, J. Reiser, J. Riesch, T. Shikama, R. Stieglitz, T. Weber, S. Wurster, J.-H. You, Z. Zhou
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Journal Title
Nuclear Fusion
Volume: 57
Pages: 092007～092007
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Deuterium permeation behavior and its iron-ion irradiation effect in yttrium oxide coating deposited by magnetron sputtering2017
Author(s)
Takumi Chikada, Hikari Fujita, Jan Engels, Anne Houben, Seira Horikoshi, Jumpei Mochizuki, Moeki Matsunaga, Masayuki Tokitani, Yoshimitsu Hishinuma, Sosuke Kondo,Kiyohiro Yabuuchi, Thomas Schwarz-Selinger, Takayuki Terai, Yasuhisa Oya
Organizer
18th International Conference on Fusion Reactor Materials
Int'l Joint Research / Invited
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