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2012 Fiscal Year Annual Research Report

再結晶状態で靱性に優れるタングステン材料の核融合炉ダイバータ利用に向けた開発研究

Research Project

Project/Area Number 22360388
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

栗下 裕明  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50112298)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 仲井 清眞  愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (60038114)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywordsタングステン / 炭化チタン / 炭化タンタル / ナノ組織制御 / 水素同位体リテンション / 照射脆化 / 再結晶脆化 / ダイバータ
Research Abstract

タングステン(W)をITERやDEMOのダイバータ等の核融合炉材料として使用する場合の最大の問題は再結晶脆化と照射脆化である。これらの脆化を克服するために、研究代表者らは昨年度までに、粒界すべり(超塑性)を活用した新しい組織制御技術(高靱性化処理技術)の開発により、再結晶状態で粒界が著しく強化され、室温で曲げ延性を示すTFGR(Toughened, Fine Grained, Recrystallized)W-1.1%TiCとW-3.3%TaCを作製した。最終年度となる平成24年度は、まず、この新しい組織制御技術実用化のために製造方法の効率化を図り、確立した。次に、研究の日が比較的浅いW-3.3%TaCについて、W-1.1%TiCに比べての最大の魅力である優れた耐熱性を実験的に検証した。一方、トリチウム等の水素同位体の溶解度が最も低いWにおいても、高エネルギーの中性子・イオン等のはじき出し損傷により形成される格子欠陥(照射欠陥)が水素同位体の捕獲サイトとして作用し、水素同位体の滞留量(リテンション)が著しく増加することが最近、大きな問題になっている。TFGR W-1.1%TiCは、照射欠陥のシンクを高密度で含むため、水素同位体のリテンションを抑制することが期待される。そこで、TFGR W-1.1%TiCに高エネルギー重イオン(銅イオン)を照射した場合の水素同位体のリテンションをTDS装置により測定して市販の純Wの結果と比較検討した。その結果、重イオン照射の前では純Wの重水素リテンションがTFGR W-1.1%TiCよりも少なかったが、重イオン照射の後では、両者の関係は逆転し、照射量(dpa)が増すほど両者の差が増大した。この結果は、TFGR W材料の核融合炉材料としてのさらなる有効性を示すものであり、極めて重要である。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (11 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Development of Nanostructured Tungsten Based Materials Resistant to Recrystallization and Radiation Induced Embrittlement2013

    • Author(s)
      H.Kurishita, H.Arakawa, S. Matsuo, T. Sakamoto, S. Kobayashi, K. Nakai, G. Pintsuk, J. Linke, S. Tsurekawa, V. Yardley, K. Tokunaga, T. Takida, M. Kato, A. Ikegaya, Y. Ueda
    • Journal Title

      Mater. Trans.

      Volume: 54 Pages: 456-465

    • DOI

      10.2320

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recovery of Tungsten Surface with Fiber-Form Nanostructure by Plasma Exposure,2013

    • Author(s)
      T. Miyamoto, S. Takamura, H. Kurishita
    • Journal Title

      Plasma Science and Technology

      Volume: 15 Pages: 未定

    • DOI

      10.1088/1009-0630/15/2/17

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deuterium retention in Toughened, Fine-grained Recrystallized Tungsten2013

    • Author(s)
      M. Oya, K. Uekita, H.T. Lee, Y. Ohtsuka, Y. Ueda, H. Kurishita, A. Kreter, J.W. Coenen, V. Philipps, S. Brezinsek, A. Litnovsky, K. Sugiyama, Y. Torikai
    • Journal Title

      J. Nucl. Mater.

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Trapping of hydrogen isotopes in radiation defects formed in tungsten by neutron and ion irradiations2013

    • Author(s)
      Y. Hatano, M. Shimada, V. Kh. Alimov, J. Shi, M. Hara, T. Nozaki, Y. Oya, M. Kobayashi, K. Okuno, T. Oda, G. Cao, N. Yoshida, N. Futagami, K. Sugiyama, H. Kurishita, M. A. Sokolov
    • Journal Title

      J. Nucl. Mater.

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] D-He-Be混合プラズマ環境下でのタングステンの微細組織と重水素保持特性2013

    • Author(s)
      宮本光貴, 西島大輔,M.J. Baldwin,R.P. Doerner,上田良夫,栗下裕明,吉田直亮,相良明男
    • Journal Title

      プラズマ核融合学会誌

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High Heat Load Properties of Nanostructured, Recrystallized W-1.1TiC2013

    • Author(s)
      K. Tokunaga, H. Kurishita, H.Arakawa, S.Matsuo, T. Hotta, K. Araki, Y. Miyamoto, T. Fujiwara, K. Nakamura, T.Takida, M.Kato, A.Ikegaya
    • Journal Title

      J. Nucl. Mater.

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Properties of deposited layer formed by interaction with Be seeded D-He mixture plasma and tungsten2013

    • Author(s)
      K.Tokunaga, M.J. Baldwin, D. Nishijima, R.P. Doerner, S. Nagata, B. Tsuchiya, H. Kurishita, T. Fujiwara, K. Araki, Y. Miyamoto, N. Ohno and Y. Ueda
    • Journal Title

      J. Nucl. Mater.

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of Advanced Materials for Spallation Neutron Sources and Radiation Damage Simulation Based on Multi-Scale Models2012

    • Author(s)
      M. Kawai, H. Kurishita, H. Kokawa, S. Watanabe , N. Sakaguchi, K. Kikuchi, S. Saito, T. Yoshiie, H. Iwase, T. Ito, S. Hashimoto, Y. Kaneko, M. Futakawa, S. Ishino
    • Journal Title

      J. Nucl. Mater.

      Volume: 431 Pages: 16-25

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Current Status of Nanostructured Tungsten-based Materials Development2013

    • Author(s)
      H. Kurishita et al.
    • Organizer
      14th International Conference on Plasma-Facing Materials and Components for Fusion Applications (PFMC 14)
    • Place of Presentation
      ユーリッヒ(ドイツ)
    • Year and Date
      20130513-20130517
  • [Presentation] Deuterium retention in TiC and TaC doped tungsten under low-energy ion irradiation2013

    • Author(s)
      M. Zibrov, M. Mayer, A. Pisarev, E. Markina, K. Sugiyama, M. Betzenbichler, A. Manhard, Yu. Gasparyan, and H. Kurishita
    • Organizer
      14th International Conference on Plasma-Facing Materials and Components for Fusion Applications (PFMC 14)
    • Place of Presentation
      ユーリッヒ(ドイツ)
    • Year and Date
      20130513-20130517
  • [Presentation] TFGR W材料開発の現状と課題2012

    • Author(s)
      栗下裕明、他
    • Organizer
      第4回プラ核学会「W材料科学」専門委員会
    • Place of Presentation
      京都大学(宇治市)
    • Year and Date
      20121225-20121226
  • [Presentation] TiC 分散強化型タングステンにおける重水素放出特性および重イオン照射効果2012

    • Author(s)
      岡野 拓史, 内藤梓小里 , 二神直樹, 徳永知倫, 渡辺英雄, 吉田直亮, 栗下裕明
    • Organizer
      プラズマ核融合学会九州・沖縄・山口支部大会
    • Place of Presentation
      九州大学筑紫キャンパス(春日市)
    • Year and Date
      20121222-20121223
  • [Presentation] TFGR W中の水素同位体挙動2012

    • Author(s)
      大宅諒、大塚裕介、上田良夫、栗下裕明
    • Organizer
      プラズマ核融合学会第29回年会
    • Place of Presentation
      グローバープラザ(福岡)
    • Year and Date
      20121127-20121130
  • [Presentation] 原子力用高靭性タングステン材料開発の主な成果と課題2012

    • Author(s)
      栗下裕明
    • Organizer
      平成24年度大洗研究会
    • Place of Presentation
      東京都
    • Year and Date
      20120926-20120927
  • [Presentation] 酸素濃度の低い高靭性化処理W-(2.2-3.3)%TaCの微細組織2012

    • Author(s)
      阪本辰顕,高橋壮史,仲井清眞,小林千悟,栗下裕明,松尾 悟,荒川英夫
    • Organizer
      日本金属学会秋期大会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(松山市)
    • Year and Date
      20120917-20120919
  • [Presentation] Tritium loading study of tungsten pre-exposed to TEXTOR plasmas2012

    • Author(s)
      Y. Torikai, A. Taguchi, M. Saito, R.-D. Penzhorn, Y. Ueda, H. Kurishita, K. Sugiyama,
    • Organizer
      20th International Conference on Plasma Surface Interactions
    • Place of Presentation
      アーヘン(ドイツ)
    • Year and Date
      20120521-20120525
  • [Presentation] 原型炉開発におけるW材料研究

    • Author(s)
      栗下裕明、他
    • Organizer
      原型炉共同研究およびサブクラスター合同会合
    • Place of Presentation
      京都大学 東京オフィス
  • [Presentation] 新しい高靭性化組織制御法(GSMM)の適用によるW合金開発の現状

    • Author(s)
      栗下裕明、他
    • Organizer
      平成24年度核融合科学研究所LHD計画共同研究中間報告会
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所(土岐市)
  • [Presentation] タングステン材料の開発研究

    • Author(s)
      栗下裕明、他
    • Organizer
      平成25年度テキサトール国内技術委員会
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所(土岐市)
  • [Book] これからの原子力システムを担う新原子力材料 - 次世代原子力システムのための材料開発の現状と課題 - 連載講座 第5回 VおよびW合金2013

    • Author(s)
      長坂琢也、栗下裕明
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      日本原子力学会
  • [Book] 『初学者のための原子力・量子・核融合の事典』 5.3.2タングステン対向材料2013

    • Author(s)
      栗下裕明
    • Total Pages
      2
    • Publisher
      丸善
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 遷移金属炭化物入りタングステン合金およびその製造方法2012

    • Inventor(s)
      栗下裕明、荒川英夫、松尾 悟
    • Industrial Property Rights Holder
      栗下裕明、荒川英夫、松尾 悟
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2012/69190
    • Filing Date
      2012-07-27
    • Overseas

URL: 

Published: 2014-07-24  

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