2015 Fiscal Year Annual Research Report
核融合炉水素化物遮蔽ブロックの水素保持特性評価および特性向上・長寿命化の研究
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25289344
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
田中 照也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30353444)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
相良 明男 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (20187058)
吉野 正人 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10397466)
菱沼 良光 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00322529)
田村 仁 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (20236756)
坂上 裕之 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (40250112)
牟田 浩明 大阪大学, 工学研究科, 助教 (60362670)
近藤 正聡 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (70435519)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 水素化物 / 中性子遮蔽材 / 粉末プレス / 熱伝導 / 重量密度 / ZrH2 / TiH2 / 水素脱離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
直方体(約2.5x2.5x2.5cm3)及び、球形状(直径約3cm)のZrH2、TiH2ブロック体を、市販粉末を用いた398MPa、CIP(低温等方プレス)処理により試作し、理論密度に対して各々約80%、85%を得た。さらに高密度化の試みとして、Cuメッキ(体積割合3%)を施したTiH2粉末を用いたディスクを室温プレスにより製作し、TiH2の体積割合が約95％の高密度となる結果を得るとともに、熱伝導率の評価を行った。
低圧大気、He雰囲気でのLIBS(レーザー誘起ブレークダウン分光、波長1064nm)測定による水素分布評価の試みについては、ZrH2、TiH2ともにレーザー照射に伴う水素ガス(H2)の脱離をQMS(四重極質量分析器)により確認し、また、金属Zr、TiのLIBS信号は得られているものの、Hα線は観測されなかった。顕微ラマン分光（波長532nm）の試みについてもラマンスペクトルは検出されず、これら材料への適用可能性は見いだせなかった。
ZrH2、TiH2の高温水素脱離特性は、空気、Ar、水素含有He雰囲気下で評価した。粉末表面の予備酸化処理、及び、原料有機溶剤を塗布することで粉末表面にセラミック被覆を形成させる試みは、脱離抑制に対して顕著な効果が確認できなかった。１気圧3%水素含有He雰囲気下では、Ar雰囲気下と比較してZrH2では50℃、TiH2では30℃の脱離ピーク温度の上昇を確認し、本課題遂行の中では水素分圧制御が脱離抑制の唯一の手段となった。その他、発電ブランケット温度である450℃に保持した際の水素保持量の時間変化等、遮蔽体材料としての使用検討に必要なデータ取得を行った。空気雰囲気中で昇温した際、ZrH2プレス試料には形状の膨張と細かい粉末への崩壊が生じた。酸素が混入し、かつ高温となる事故事象では、遮蔽ブロック体の維持ができなくなることが分かった。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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