2020 Fiscal Year Annual Research Report
Recycling technology research and development of advanced neutron multipliers for DEMO applications
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18K05006
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
金 宰煥 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 ブランケット研究開発部, 主幹研究員(定常) (80613611)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中道 勝 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 ブランケット研究開発部, グループリーダー(定常) (60343927)
宮本 光貴 島根大学, 学術研究院理工学系, 准教授 (80379693)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リサイクル技術 / プラズマ焼結 / 回転電極法 / ベリライド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉ブランケットで必須な機能材である中性子増倍材は、ベリリウム金属(Be)換算で核融合炉１基当り約500トンの膨大な量が必要で４年毎のブランケット交換する設計になっている。そして、ブランケット交換時に発生する使用済中性子増倍材には再使用可能なBeを大量に含んでいるため、そのBeを有効活用できる技術開発が必要不可欠である。
本研究課題では、既存の微小球製造プロセスであるプラズマ焼結法と回転電極法による再使用プロセスの検討を実施した。中性子照射場の過酷な高温環境を想定し、懸念さえる不純物である酸素、リチウム、ウラン、トリチウム、照射損傷等が挙げられる。プラズマ焼結法と回転電極法による不純物の能動変化について調べた結果、900℃以上のプラズマ焼結によって、不純物のLiをほぼ完全除去できることを明らかにした。また、回転電極法によって、ベリライド微小球の酸素濃度を顕著に減らすことに成功した。また、ベリライド微小球に核反応によって形成されたトリチウムを想定したDイオン照射試験及び昇温脱離試験を実施した結果、800℃以上の温度加熱によって完全放出されることを明らかにした。しかしながら、各々のプロセスによるU濃度を調査した結果、変化が見られなかったが、原料調達における低濃度のUを含有する原料を用いることによって、解決できると考えられる。
電解分離法の検討に一環として、新たな高Liイオン伝導体の創製を目的とし、Liイオン伝導体であるLi7La3Zr2O12（LLZO）にBeを含有させ、反応性基礎試験を実施し、相互反応性を評価するとともに、Be添加型のLLBeZOの製作を行った結果、焼結条件による焼結密度が低かったため、LLBeZOのイオン電導度は、既存材料であるLLZOのイオン電導度より、低い値を示した。今後、焼結条件及び組成変化による最適化試験を実施する。
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