2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the synergy among hydrogen, corrosion and irradiation in fusion blankets and functional material design
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19H01873
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
八木 重郎 京都大学, エネルギー理工学研究所, 講師 (70629021)
田中 照也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30353444)
向井 啓祐 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (70807700)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 被覆 / トリチウム / 透過 / 腐食 / 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の諸課題の解決に有望な機能性被覆について、実機環境で想定される水素・腐食・照射による相乗効果の解明と、実用に耐えうる被覆の設計を通して、核融合炉ブランケット材料開発に貢献することを目的としている。
二年度目の成果として、相乗効果の解明においては、重イオン照射で種々の損傷量を与えた酸化ジルコニウム被覆に対して、液体リチウム鉛曝露試験を実施した。曝露後の断面観察によって、損傷量に応じて被覆の減肉が大きくなることが明らかになったことから、照射損傷によって腐食が加速されることが明らかになった。さらに、照射で生じた欠陥集合体が被覆の結晶粒界に偏析していたことから、リチウム鉛が結晶粒界に沿って浸入し、剥離に伴う減肉を促進したと考えられる。
実機に耐えうる被覆の設計については、セラミックス多層被覆を用いて、リチウム鉛中で重水素透過試験を実施した。この試験により、被覆に生じた劣化が重水素透過挙動の変化からその場で観測することが可能になった。実際に、酸化エルビウムと酸化ジルコニウムで積層した四層被覆試料では、600℃の試験中に不連続的な透過フラックスの上昇が確認され、また試験後の断面観察から被覆の剥離が確認されたことから、被覆の劣化は試験後の冷却時ではなく、加熱中に起こったことが示された。一方、劣化後においても400℃における試験できわめて高い透過低減性能が示されたことから、腐食生成物層が透過低減に寄与したことが明らかになった。
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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
腐食と照射の相乗効果の理解が進むとともに、液体リチウム鉛を被覆試料に曝露した状態で重水素透過試験を実施可能な装置体系を確立した。今後、照射試料に対して試験することで、腐食と照射の相乗効果が重水素透過によってその場で測定できるようになり、本研究で目標とする水素透過・腐食・照射の相乗効果が明らかにできることが見込まれることから、本研究はおおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
重イオン照射で損傷を与えた被覆試料を用いて、液体リチウム鉛曝露環境下で重水素透過試験を実施する。これまで蓄積してきた未曝露、非照射試料との比較を通して、透過・腐食・照射の相乗効果を明らかにする。また、実機に耐えうる被覆の設計については、多層被覆の劣化が見られたことから、並行して検討しているセラミックス－金属接合被覆について検討を進める。
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[Presentation] Deuterium permeation through reduced activation ferritic steel F82H after exposure to high pressure water2020
Author(s)
Takumi Chikada, Keisuke Kimura, Motoki Nakajima, Kazuki Nakamura, Kouhei Okitsu, Teruya Tanaka, Yoshimitsu Hishinuma, Teppei Otsuka, Masanori Hara, Yoshiteru Sakamoto, Youji Someya, Hirofumi Nakamura, Takashi Nozawa, The Joint Special Design Team for DEMO
Organizer
3rd Asia-Pacific Symposium on Tritium Science
Int'l Joint Research
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