2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high durable Tungsten materials to realize divertor of a fusion reactor.
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24246151
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
長谷川 晃 東北大学, 工学研究科, 教授 (80241545)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野上 修平 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00431528)
徳永 和俊 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40227583)
長坂 琢也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (40311203)
谷川 博康 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉材料研究開発部, グループリーダー(定常) (50354668)
福田 誠 東北大学, 工学研究科, 助教 (70757666)
波多野 雄治 富山大学, 研究推進機構 水素同位体科学研究センター, 教授 (80218487)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 核融合炉 / プラズマ対向機器 / 高融点金属材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、核融合炉において、高温環境下で中性子照射されたタングステンの高熱流束機器の構造材料として求められる照射脆化および再結晶脆化に対する抵抗性について、材料作製時に導入される層状組織や加工組織、さらに超微細結晶粒などの組織制御の効果や、レニウムなどの合金元素を添加する効果の有効性とその適用範囲を明かにし、さらに中性に起因する劣化の起こり難い材料を作製することが目的であった。
これまでの知見を基に粉末焼結法を用いて、数種類のタングステン合金を作製しこれまで作製した種々の合金における高温領域までの機械特性を調査した。その結果、結晶粒微細化法としてKドープ法と、照射欠陥の成長を抑制する効果が期待されるReを３％添加とを複合した合金が、非照射の環境下であるが、従来の純タングステンに比べて延性や強度において優れた特性を持つことを明らかにした。これらの材料の再結晶温度や熱伝導率、強度等の実際の材料データを用いて、有限要素法により熱負荷を加えた時のダイバータの健全性の総合評価を行い、従来材よりも高温での健全性が保てるという見通しがたった。さらに日米協力事業核融合分野PHENIX 計画で、米国オークリッジ国立研究所の材料照射試験炉（HFIR）で照射するための試験片を作製し、その照射前特性を評価しつつ、28年において実際の原子炉ける原子炉照射を3サイクル（3ヶ月間、約1dpa）の照射を行い、無事照射試験は完了した。原子炉照射と平行して、28年度は原子炉の照射環境である1100℃までの温度領域で、原子炉照射と同じ3ヶ月間の長期間焼鈍を行って、組織制御の熱的安定性を評価した。その結果、Kドープによる結晶粒組織の微細化を狙った開発材料がこの条件下でも安定であることが示され、照射下でも組織制御による再結晶化による脆化の抑制および高温強度が維持されることが期待されるという成果を得た。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Deuterium retention in W and W-Re alloy irradiated with high energy Fe and W ions: Effects of irradiation temperature2016
Author(s)
Y.Hatano, K.Ami, V.Kh.Alimov, S.Kondo, T.Hinoki, T.Toyama, M.Fukuda, A.Hasegawa, K.Sugiyamam Y.Oya, M.Oyaidzu, T.Hayashi
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Journal Title
Nuclear Materials and Energy
Volume: 9
Pages: 93-97
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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