核融合炉ブランケット用機能性薄膜の液体リチウム鉛中水素同位体透過機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25820435
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 近田 拓未 静岡大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (20614366)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: トリチウム / 透過 / 薄膜 / リチウム鉛

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、高効率の液体リチウム鉛ブランケットシステムの構築に向けて、重要課題であるトリチウム透過と構造材料の腐食を機能性被覆によって低減する技術に関して、液体リチウム鉛を介した水素同位体透過試験を通して、液体ブランケット環境における機能性被覆中の水素透過機構および化学挙動との関係を明らかにすることである。
最終年度となる二年度目は、前年度に構築した液体リチウムを介した水素同位体透過装置を用い、酸化エルビウム被覆試料および酸化エルビウム被覆表面をさらに鉄で保護した複層膜試料について重水素透過試験を実施した。リチウム鉛を導入していない気相状態の透過と比較すると、リチウム鉛に接した場合に透過係数が減少し、透過の活性化エネルギーが増加する結果が得られた。これは、被覆試料中の透過に加えて、リチウム鉛における重水素の溶解熱および拡散の活性化エネルギーが寄与していることを示唆している。複層膜試料に関しては、これまで単層膜での腐食が確認されている温度以上での長期間の透過試験中において、被覆の劣化による透過の上昇は見られなかった。これは、最表面の鉄薄膜のリチウム鉛共存性に由来するものと推測され、酸化エルビウム被覆の防食に効果的であることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Hydrogen isotope in erbium oxide: Adsorption, penetration, diffusion, and vacancy trapping (2015)
  • Author(s): Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Hiroyuki Matsuzaki
  • Journal Title: Fusion Engineering and Design Volume: 92 Pages: 35-40
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2015.01.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SiC coating as hydrogen permeation reduction and oxidation resistance for nuclear fuel cladding (2015)
  • Author(s): Takahiro Usui, Akihiko Sawada, Masaki Amaya, Akihiro Suzuki, Takumi Chikada, Takayuki Terai
  • Journal Title: Journal of Nuclear Science and Technology Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1080/00223131.2015.1020901
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tritium permeation experiments using reduced activation ferritic/martensitic steel tube and erbium oxide coating (2014)
  • Author(s): Takumi Chikada, Masashi Shimada, Robert J. Pawelko, Takayuki Terai, Takeo Muroga
  • Journal Title: Fusion Engineering and Design Volume: 89 Pages: 1402-1405
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.01.024
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] First-principles study of hydrogen adsorption and permeation in reconstructed cubic erbium oxide surfaces (2014)
  • Author(s): Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • Journal Title: Fusion Engineering and Design Volume: 89 Pages: 1294-1298
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.01.074
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of hydrogen isotope concentration in erbium oxide coatings (2014)
  • Author(s): Ryuju Sato, Takumi Chikada, Hiroyuki Matsuzaki, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Kazuyoshi Sugiyama
  • Journal Title: Fusion Engineering and Design Volume: 89 Pages: 1375-1379
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.01.074
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Hydrogen diffusion along grain boundaries in erbium oxide coatings (2014)
  • Author(s): Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • Journal Title: Journal of Nuclear Materials Volume: 455 Pages: 360-365
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.01.074
  • Peer Reviewed
• [Presentation] LHD17サイクルに導入したタングステンにおける不純物堆積層と水素同位体滞留能変化 (2015)
  • Author(s): 大矢 恭久、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、時谷 政行、吉田 直亮、渡邊 英雄、信田 祐二、波多野 雄治、増崎 貴、近田 拓未
  • Organizer: 日本原子力学会2015年春の年会
  • Place of Presentation: 茨城大学日立キャンパス（日立市）
  • Year and Date: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [Presentation] リチウム鉛を介した酸化エルビウム薄膜中の重水素透過挙動 (2015)
  • Author(s): 近田 拓未、湯山 健太、佐藤 美咲、李 小椿、大矢 恭久
  • Organizer: 日本原子力学会2015年春の年会
  • Place of Presentation: 茨城大学日立キャンパス（日立市）
  • Year and Date: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [Presentation] タングステンにおける重水素透過挙動におよぼす照射欠陥分布影響 (2015)
  • Author(s): 植村 有希、桜田 翔大、藤田 啓恵、李 小椿、佐藤 美咲、湯山 健太、近田 拓未、大矢 恭久
  • Organizer: 日本原子力学会2015年春の年会
  • Place of Presentation: 茨城大学日立キャンパス（日立市）
  • Year and Date: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [Presentation] 茶樹における放射性セシウムおよびトリチウムの移行・溶出挙動に関する研究 (2015)
  • Author(s): 湯山 健太、佐藤 美咲、近田 拓未、大矢 恭久、鴨志田 瑞穂
  • Organizer: 第16回「環境放射能」研究会
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構（つくば市）
  • Year and Date: 2015-03-09 – 2015-03-11
• [Presentation] 中性子照射したタングステンにおける照射欠陥分布と水素同位体滞留挙動に関する研究 (2015)
  • Author(s): 藤田 啓恵、佐藤 美咲、湯山 健太、Xiao-Chun Li、波多野 雄治、外山 健、太田 雅之、落合 謙太郎、近田 拓未、大矢 恭久
  • Organizer: 京都大学原子炉実験所学術講演会
  • Place of Presentation: 京都大学原子炉実験所（大阪府泉南郡熊取町）
  • Year and Date: 2015-01-28 – 2015-01-29
• [Presentation] Effect of heating temperature on hydrogen isotope retention behavior for helium implanted tungsten (2014)
  • Author(s): Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Naoko Ashikawa, Akio Sagara, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • Organizer: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • Place of Presentation: グランシップ（静岡市）
  • Year and Date: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [Presentation] Study on the tritium transfer dynamics in the plasma device (2014)
  • Author(s): Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Masao Matsuyama, Masanori Hara, Akio Sagara, Masahiro Tanaka, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • Organizer: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • Place of Presentation: グランシップ（静岡市）
  • Year and Date: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [Presentation] Effect of helium implantation on deuterium permeation behavior in tungsten (2014)
  • Author(s): Y. Uemura, M. Sato, K. Yuyama, X. Li, Y. Hatano, N. Yoshida, T. Chikada, Y. Oya
  • Organizer: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • Place of Presentation: グランシップ（静岡市）
  • Year and Date: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [Presentation] Annealing effect on deuterium retention and release behavior in iron ion irradiated tungsten (2014)
  • Author(s): Syodai Sakurada, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiao-Chun Li, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Naoaki Yosida, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • Organizer: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • Place of Presentation: グランシップ（静岡市）
  • Year and Date: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [Presentation] Molecular dynamics study of the diffusion properties of H in bcc Fe (2014)
  • Author(s): Xiao-Chun Li, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • Organizer: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • Place of Presentation: グランシップ（静岡市）
  • Year and Date: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [Presentation] タングステンにおける重水素透過挙動に及ぼすヘリウム照射影響 (2014)
  • Author(s): 植村 有希、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、波多野 雄治、近田 拓未、大矢 恭久
  • Organizer: Plasma Conference 2014／プラズマ・核融合学会第31回年会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [Presentation] 欠陥導入タングステン中の重水素滞留挙動に及ぼす熱アニーリング影響 (2014)
  • Author(s): 桜田 翔大、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、近藤 創介、吉田 直亮、近田 拓未、大矢 恭久
  • Organizer: Plasma Conference 2014／プラズマ・核融合学会第31回年会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [Presentation] 中性子照射したタングステンにおける照射欠陥分布と重水素滞留挙動の相関 (2014)
  • Author(s): 藤田 啓恵、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、波多野 雄治、外山 健、太田 雅之、落合 謙太郎、近田 拓未、大矢 恭久
  • Organizer: Plasma Conference 2014／プラズマ・核融合学会第31回年会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [Presentation] Dynamics for HT and HTO recovery through water bubbler and CuO catalyst (2014)
  • Author(s): Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Masanori Hara, Yuji Hatano,
  • Organizer: 21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
  • Place of Presentation: Disneyland Hotel, Anaheim, U.S.A.
  • Year and Date: 2014-11-09 – 2014-11-13
• [Presentation] Effect of heat treatment on hydrogen isotope and helium retention behavior for tungsten and C+ implanted tungsten (2014)
  • Author(s): Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Naoko Ashikawa, Akio Sagara, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • Organizer: 21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
  • Place of Presentation: Disneyland Hotel, Anaheim, U.S.A.
  • Year and Date: 2014-11-09 – 2014-11-13
• [Presentation] Deuterium Retention and Permeation Kinetics in Iron-Irradiated Tungsten (2014)
  • Author(s): Takumi Chikada, Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Yasuhisa Oya
  • Organizer: 21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
  • Place of Presentation: Disneyland Hotel, Anaheim, U.S.A.
  • Year and Date: 2014-11-09 – 2014-11-13
• [Presentation] Hydrogen isotope retention behavior for ion damaged W at higher temperature (2014)
  • Author(s): Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Long Zhang, Xiaochun Li, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Yuji Hatano, Hideo Watanabe, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada
  • Organizer: NuMat 2014
  • Place of Presentation: Hilton hotel in Clearwater, Florida, U.S.A.
  • Year and Date: 2014-10-27 – 2014-10-30
• [Presentation] D desorption behavior for Fe2+ damaged W with various damage concentrations (2014)
  • Author(s): Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Long Zhang, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Yuji Hatano, Hideo Watanabe, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada
  • Organizer: 28th Symposium on Fusion Technology
  • Place of Presentation: Kursaal Congress Center, San Sebastian, Spain
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-10-03
• [Presentation] Deuterium permeation in erbium oxide coating and RAFM steel via liquid Li-Pb alloy (2014)
  • Author(s): Takumi Chikada, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Freimut Koch, Yasuhisa Oya
  • Organizer: 28th Symposium on Fusion Technology
  • Place of Presentation: Kursaal Congress Center, San Sebastian, Spain
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-10-03
• [Presentation] D retention and desorption behavior for ion damaged W at higher temperature (2014)
  • Author(s): Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Long Zhang, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Yuji Hatano, Hideo Watanabe, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada
  • Organizer: 12th Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering
  • Place of Presentation: Azarea, Shizuoka, Japan
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [Presentation] Hydrogen migration mechanism in erbium oxide coatings for tritium permeation barrier (2014)
  • Author(s): Takumi Chikada, Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Yasuhisa Oya
  • Organizer: 12th Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering
  • Place of Presentation: Azarea, Shizuoka, Japan
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [Presentation] バブラーとCuO触媒を用いたトリチウム回収ダイナミックス (2014)
  • Author(s): 佐藤 美咲、湯山 健太、原 正憲、波多野 雄治、近田 拓未
  • Organizer: 2014日本放射化学会年会／第58回放射化学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス（名古屋市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 茶樹中における放射性セシウムおよびトリチウムの移行挙動の解明 (2014)
  • Author(s): 湯山 健太、佐藤 美咲、鴨志田 瑞穂、一家 崇志、森田 明雄、近田 拓未、大矢 恭久
  • Organizer: 2014日本放射化学会年会／第58回放射化学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス（名古屋市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Hydrogen permeation barriers for advanced energy systems (2014)
  • Author(s): Takumi Chikada, Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Yasuhisa Oya
  • Organizer: 13th International Conference on Global Research and Education / Inter-Academia 2014
  • Place of Presentation: Riga Technical University, Riga, Latvia
  • Year and Date: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [Presentation] Hydrogen isotope permeation mechanism in erbium oxide coatings (2014)
  • Author(s): Takumi Chikada, Wei Mao, Ryuju Sato, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • Organizer: 12th International Workshop on Hydrogen Isotopes in Fusion Reactor Materials
  • Place of Presentation: University of Toyama, Toyama, Japan
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [Remarks] 静岡大学教員データベース
  • URL: https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=11119&l=0
• [Remarks] researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/takumichikada/