2017 Fiscal Year Annual Research Report
Hydride-metal composite for neutron shielding material
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17H03510
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
牟田 浩明 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60362670)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 賢紀 大阪大学, 工学研究科, 講師 (20610728)
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) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 中性子遮蔽材 / 水素化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉、核分裂炉を含む原子力工学分野、またがん治療などを含む中性子工学分野において、コンパクトかつ安定性の高い中性子・ガンマ線遮蔽材が望まれている。中性子遮蔽材として高い水素密度をもつ水素化物が候補となっているが、水素化物は脆く、より高い水素保持能や強度の向上が望まれている。本研究では合金の水素化による相分離を利用して、水素保持能、熱伝導率、機械的強度を高め、また新たにガンマ線遮蔽能を付与した水素化物-金属の微細複合体からなる遮蔽材を開発することを目的とする。実験と熱力学計算の双方からのアプローチにより、高い靭性と高電子密度を持つ金属相が水素化物粒を包含する微細組織の構築を目指している。
平成29年度はTi-W系とZr-W系に取り組んだ。それぞれの合金を作製し、これを改良したジーベルツ装置で水素化することで、金属W-Ti水素化物、ZrW2-Zr水素化物の微細な複合体を作製した。それぞれ添加金属の割合を調整し、共析点あるいは共晶点付近の組成とすることで、水素化物中に微細にW等が分散した組織を形成させることができた。熱・機械的特性の測定を行い、複合化により割れの進展が抑えられることなどを確認した。こうした実験に加え、Ti-W-H系の熱力学計算を新たに実施した。得られた水素圧－組成－温度関係から、水素化条件の調節を行うことができる。加えて中性子輸送計算による遮蔽能の試算を行い、特にガンマ線遮蔽能が大きく向上する見通しを得た。
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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
予定通り微細な組織を持つ水素化物複合体を合成することができた。また熱力学計算を外注し、ここからTi-W-H系の状態図等のデータを整備することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
作製したTi-W-H系およびZr-W-H系複合水素化物について、熱力学計算をもとにした温度調整等により組織等の調整を図る。また昇温脱離法等により水素保持能への影響を評価する。中性子輸送計算を行い、複合化による中性子およびガンマ線遮蔽能の変化を評価する。
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