2012 Fiscal Year Annual Research Report
金属ー水界面における双方向水素同位体移行挙動に関する同位体効果の解明
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21360458
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
林 巧 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (70354678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 博文 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (20354615)
磯部 兼嗣 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (00354613)
小林 和容 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (40354609)
大矢 恭久 静岡大学, 理学部, 准教授 (80334291)
奥野 健二 静岡大学, 理学部, 教授 (80293596)
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| Project Period (FY) |
2009-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 構造・機能材料 / 水素同位体 / 界面・表面物性 / 同位体効果 / 金属透過 / 重水素 / ニッケル / 酸化膜 |
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| Research Abstract |
本研究では、金属―水界面での双方向水素移行挙動に関する同位体効果に焦点をあて、特に水状の水素同位体が金属界面でどのように振舞うのかを、各種水素同位体（H,D,T）と界面を制御した純鉄、純NiやSUS316鋼等を用いた透過実験などにより明らかにしようと試みる。
今年度は最終年度として、高温耐圧水容器と重水を用い、水側から金属配管へ移行する重水素の挙動を確認後、金属配管内側に軽水素ガスを導入し、その後の配管内側の水素同位体分圧変化を調べることで双方向同時水素同位体移行挙動を確認した。また、界面での水素同位体挙動に影響を与え得る水ラジカルの挙動について、ガンマ線模擬体系での電子スピン共鳴(ESR)分析をSUS316粉末共存下で継続した。以下に具体的成果を示す。
・高温耐圧水容器に重水を入れ、300℃、15MPaにて、容器内に設置した純Ni試料配管の内側へ移行するD2量を確認後、Ni配管内側へH2を導入し、H2,HD,D2の各分圧の経時変化を確認した。結果、HとDが独立して双方向同時に、金属配管を介して、金属―水界面上で移行している挙動が実験的に確認でき、トリチウム実験の結果とも整合したが、明確な同位体効果は見られていない。
・静岡大にて、Co60ガンマ線源を用いた模擬体系(2630Gy,77K)により、水ラジカルのESR分析を継続、SUS316粉末共存下でHO2やO-等のラジカル生成が、純水と比較して低減することを確認。ラジカル種が金属表面へ化学吸着し、金属-水界面で水酸基として安定化していることが示唆され、高線量下での金属―水界面で水側から金属への水素同位体移行量の増大が示唆された。
・これまでの成果を統合し、金属-水界面では、水から金属へは界面酸化やラジカル吸着により水素が移行、同時に金属から水へは、界面に存在する水酸基等を介した同位体交換により移行していると結論づけた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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