2023 Fiscal Year Annual Research Report
再生可能発電と放射性元素変換を同時に実現する反応場としての金属ナノ構造の機能開拓
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19K22081
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田辺 克明 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60548650)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 水素 / 金属 / エネルギー / 核融合反応 / 表面化学 / 水素貯蔵 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は, 水素貯蔵や原子炉材料に用いられ, その水素吸収・放出過程が重要なチタン(Ti)について, 水素輸送速度をモデリングした。subsurfaceでの輸送の考慮、先行モデルからの被覆率の定義の修正，またチタンの表面膜が酸化した場合の実験値へのフィッティングを行うことで，より実用的な精度の高いモデルを示した。
研究期間全体を通じて実施した研究の成果としては, 主要なものとして, 既往の重水素化パラジウムに通電加熱するだけでなく，レーザーを利用することで局所的に高密度なエネルギー場を提供し，再現性の向上を目指した．また，温度や電流・電圧の測定だけでなく，液体シンチレータを利用し中性子線の個数やエネルギー帯の測定及び質量分析を行うなど多角的に分析を行った．実験には電子ビーム蒸着室，重水素吸蔵室，そして反応分析室からなるステンレス製の真空反応装置を用いた．マッフル炉にてアニール処理を施したPd試料板を真空装置に導入した後，片面に電極となるAuを100 nm蒸着し，吸蔵室に移送した．吸蔵室にD2を素早く1気圧まで充填した後，室温にて10時間程度放置し，試料に重水素を吸蔵させた．続いて，高真空状態の反応分析室へと移送し，試料のAu蒸着面に電極針を接触させて印加電圧一定で通電加熱と試料に対してレーザー(YAG，半導体)照射を行った．Pdの水素吸蔵モデルについて拡張を行い，環境温度や試料厚みの違いによる水素吸蔵速度，水素吸蔵時の発熱による温度変化を再現した．また，重水素化Pdに定電圧印加及びレーザー照射したところ，一定の発熱があること，発熱と同時のタイミングで圧力のバーストがあることを明らかにした．一方で，報告例のある中性子線や元素が変換される現象については確たる証拠を得ることができなかった．
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