Isotope effect of hydrogen behavior transferring on the water-metal boundary

2012 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21360458
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: HAYASHI Takumi 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): NAKAMURA Hirofumi 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) ; ISOBE Kanetsugu 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) ; KOBAYASHI Kazuhiro 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) ; OYA Yasuhisa 静岡大学, 理学部, 准教授 (80334291) ; OKUNO Kenji 静岡大学, 理学部, 教授 (80293596)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): OYAIZU Makoto 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, 任期付き研究員 (60516855) ; EDAO Yuki 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, 博士研究員 (70633858)
• Project Period (FY): 2009 – 2012
• Keywords: 燃料・ブランケット / トリチウム / 同位体効果 / 界面構造

Research Abstract

On the water-metal boundary, hydrogen isotopes transfers from the metal to the water as water molecule by isotope exchange through interaction with oxygen atom on the metal surface, though transfers as hydrogen isotope gases by recombination if there is no effective surface oxygen for the hydrogen interaction. On the other hand, hydrogen isotope atom transfers from the water to the metal through the surface oxidation and moves independent with other hydrogen isotope behavior. This report summarizes the above behavior with surface analysis results.

Research Products

• [Journal Article] Hydrogen isotope permeation behavior from cooling water through various metal piping (2012)
  • Author(s): T. Hayashi, H. Nakamura, K. Isobe, K. Kobayashi, M. Oyaizu, T. Yamanishi, Y. Oya, K. Okuno
  • Journal Title: Fusion Eng. and Design Volume: Vol.87 Pages: 1333-1337
  • DOI: DOI:10.1016/j.fusengdes.2012.03.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of surface oxide layer on deuterium permeation behaviors through a type 316 stainless steel (2012)
  • Author(s): Y. Oya, M. Kobayashi, J. Osuo, M. Suzuki, A. Hamada, K. Matsuoka, Y. Hatano, M. Matsuyama, T. Hayashi, T. Yamanishi, K. Okuno
  • Journal Title: Fusion Eng. and Design Volume: Vol.87 Pages: 580-583
  • DOI: DOI:10.1016/j.fusengdes.2012.01.025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrogen isotope behavior transferring through water - metal boundary (2011)
  • Author(s): T. Hayashi, H. Nakamura, K. Isobe, K. Kobayashi, M. Oyaizu, Y. Oya, K. Okuno, T. Yamanishi
  • Journal Title: Fusion Sci. and Technol Volume: Vol.60 Pages: 369-372
  • URL: http://epubs.ans.org/?a=12382
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluence dependence on deuterium retention for the oxidized SS-316 (2011)
  • Author(s): Y. Oya, S. Suzuki, M. Matsuyama, T. Hayashi, T. Yamanishi, Y. Asakura and K. Okuno
  • Journal Title: J. Nucl. Mater. Volume: Vol.417 Pages: 1154-1157
  • DOI: DOI:10.1016/j.jnucmat.2010.12.210
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ステンレスにおける固-液界面での水素同位体存在状態に及ぼす水の放射線分解の影響 (2013)
  • Author(s): 奥野健二、大矢恭久、小林真、他3 名
  • Organizer: 日本原子力学会2013 年春の年会
  • Place of Presentation: 大阪府 東大阪市 近畿大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 金属-水界面における水素同位体移行挙動-重水からの重水素透過挙動IV : 双方向水素同位体移行実験- (2013)
  • Author(s): 林 巧、磯部兼嗣、中村博文、他5 名
  • Organizer: 日本原子力学会2013 年春の年会
  • Place of Presentation: 大阪府 東大阪市 近畿大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] Hydrogen isotopes behavior on water metal boundary with/without the Metal Oxide (2012)
  • Author(s): T. Hayashi, H. Nakamura, K. Isobe, K. Kobayashi, Y. Edao, T. Yamanishi, Y. Oya, K. Okuno
  • Organizer: 20^<th> ANS Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
  • Place of Presentation: Nashville, TN, U.S.A
  • Year and Date: 2012-08-27
• [Presentation] 金属-水界面における水素同位体移行挙動 (2012)
  • Author(s): 林 巧、中村博文、磯部兼嗣、他4 名
  • Organizer: 第9回核融合エネルギー連合講演会
  • Place of Presentation: 兵庫県 神戸市 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2012-06-27
• [Presentation] 金属-水界面における水素同位体移行挙動-重水からの重水素透過挙動III- (2011)
  • Author(s): 林 巧、磯部兼嗣、中村博文、他5 名
  • Organizer: 日本原子力学会2011 年秋の大会
  • Place of Presentation: 福岡県 北九州市 北九州国際会議場
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] Hydrogen isotope permeation behavior from cooling water through various metal piping (2011)
  • Author(s): T. Hayashi, H. Nakamura, K. Isobe, K. Kobayashi, M. Oyaizu, T. Yamanishi, Y. Oya, K. Okuno
  • Organizer: 10^<th> International Symposium on Fusion Nucl. Technol.
  • Place of Presentation: Portland, OR, U.S.A.
  • Year and Date: 2011-09-14
• [Presentation] 金属-水界面における水素同位体移行挙動-重水からの重水素透過挙動II- (2011)
  • Author(s): 林 巧、中村博文、磯部兼嗣、他4 名
  • Organizer: 日本原子力学会2011 年春の年会
  • Place of Presentation: 福井県 福井市 福井大学
  • Year and Date: 2011-03-30
• [Presentation] Hydrogen isotope behavior transferring through water - metal boundary (2010)
  • Author(s): T. Hayashi, H. Nakamura, K. Isobe, K. Kobayashi, M. Oyaizu, Y. Oya, K. Okuno, T. Yamanishi
  • Organizer: 19^<th> Topical Meeting on Fusion Energ
  • Place of Presentation: Las Vegas, NV, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-11-10
• [Presentation] 金属-水界面における水素同位体移行挙動-重水からの重水素透過挙動- (2010)
  • Author(s): 林 巧、中村博文、磯部兼嗣、他5 名
  • Organizer: 日本原子力学会2010 年秋の大会
  • Place of Presentation: 北海道 札幌市 北海道大学
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] Fluence dependence on deuterium retention for the oxidized SS-316 (2009)
  • Author(s): Y. Oya, S. Suzuki, M. Matsuyama, T. Hayashi, T. Yamanishi, Y. Asakura and K. Okuno
  • Organizer: 14^<th> International Conference on Fusion Reactor Materials
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2009-09-07