2015 Fiscal Year Annual Research Report
自己発熱機能を有する新型溶融塩ブランケットシステムの開発
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15J02987
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
宍戸 博紀 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 溶融塩 / 自己冷却式ブランケット / 分子動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、Flibe (LiF-BeF2) およびFlinabe (LiF-NaF-BeF2) を想定した既存溶融塩に対し、重元素を添加した自己発熱機能を有する高性能新型溶融塩の開発、およびその溶融塩を用いたブランケットシステムの設計最適化を目指す。研究初年度においては、自己発熱溶融塩のベースとして検討しているFlinabeを中心に物性値の数値解析評価、ならびに試験的運用としてフッ化水素を用いた溶融塩精製環境を整備し精製実験を実施した。
物性値の数値解析評価に関して、従来Flibeよりも融点が低下し設計温度余裕度を拡大できることが期待されるFlinabeであるが、低温度域では非常に高粘性となり、Pr数が100を超えるために冷却材としての単純な適用は困難であることが明らかとなった。また、混合塩に対する従来の相互作用ポテンシャルパラメータ決定手法では粘性を過小評価する傾向を確認した。これは特にガラス状構造を形成するBeF2を含む塩において顕著な例であると言える。以上の特性はメカニズム解明におけるアプローチの１つとして検討している。
溶融塩精製に関しては、試験的運用ではあったもののFlinabeを精製し、さらに試料凝固時における温度停留点から従来FlibeよりもNaFを加えたことで融点が低下しているという点を確認することができた。しかしながら、純化工程を経ても試料は黒く濁っており、分析評価による定量的な評価を行ってはいないが不純物が多分に残っているであろうことが推測された。当研究室においてはフッ化水素取り扱いのノウハウに乏しく、さらに現状では限定された環境にて試験を行っているため多量に精製できないことが問題である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
単塩と混合塩ではイオン間の相互作用が大きく変化し、特に粘性評価へ影響を及ぼすという知見が得られ、物性値変化メカニズム解明の糸口となることが期待される。また、精製試験環境について試験的ではあるものの整備することができ、実際にFlinabe精製を実施した。以上の理由から、当該研究は概ね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
物性値評価に関して、まずFlinabeを対象に各組成比における物性データの拡充を行い、熱設計観点からブランケットシステムに対する最適組成の検討を実施する。以上と並行して、単塩と混合塩の場合で相互作用モデルにおけるどの項がより支配的に変化しているかを評価し、以て物性値変化メカニズム解明への足掛かりとする。
溶融塩精製実験に関して、より多量にかつフッ化水素ガスを使用せずに精製するために、新たにゾーンメルティング法の適用を検討している。試験体系はヒーターと試験管のみとシンプルであり、多量精製が可能であることが期待される。
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