2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of low-activation vanadium alloy for recycling within 10 years after use in fusion reactors
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15K14284
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
長坂 琢也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (40311203)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 照也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30353444)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 廃炉・リサイクル技術 / 接触線量率 / 高純度化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、(1)放射化で長半減期の核種を生成する有害放射化不純物の低減、(2)同様に有害放射化合金元素Tiの濃度最小化、さらに(3)Ar, Mn等の希ガスあるいは揮発性不純物の除去を検討した。(1)に関しては、有害放射化不純物のCoとMoを、従来のバナジウム合金NIFS-HEAT-2と比較してそれぞれ50%及び90%除去することに成功した。一方、Alは増加したが、これは真空中電子ビーム溶解を十分にすれば低減できる見込みである。Nbも増加を示したが、合金化前の純Vの段階ではその濃度は低く、合金のCr濃度とともにNb濃度が上昇することから、今回用いたGD-MS分析ではArグロー放電で妨害イオン(53Cr-40Ar)+が生成し、93Nb+の質量ピークを見かけ上増加させている可能性がある。増加がみかけのものなのかどうかは、他の分析手法で確認する必要がある。(2)については、Cr, Ti濃度を系統的に変化させた高純度の合金を製作し、Ti濃度を従来の4 mass%から1 mass%に抑えてもスカベンジング効果により合金の延性が保たれる見込みを得た。一方、Ti濃度を下げると強度は低下するが、Cr濃度の増加で補えることも明らかになった。(3)については、電子ビーム溶解による精製実験を行い、不純物元素Co, Ni, Cu, Al, Mnについては濃度の確認ができた。これらの濃度減少量はバナジウムの融点における蒸気圧により説明できることがわかった。一方、蒸気圧の小さいMoは精製前の濃度を基準として10%程度の濃縮が観測された。溶解前後の重量測定によると、母相合金の蒸発量が元の重量の約10%であり、Moの濃度上昇は母相の蒸発による濃縮によって説明できる。合金中のAr濃度は精製の有無に関わらず検出限界の10 mass ppm以下となり、溶解で除去することは容易であることが明らかとなった。
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[Presentation] 核融合炉で使用後10年以内に再利用可能な低放射化バナジウム合金の開発2018
Author(s)
長坂琢也, 田中照也, 後藤拓也, 室賀健夫, 相良明男, 野村和宏, 櫻井星児, 吉 永英雄, 菅原孝昌, 湯葢邦夫, 松川義孝, 笠田竜太, 藪内聖皓, 木村晃彦
Organizer
日本原子力学会2018年春の年会
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