核融合炉用セラミックスに於ける核変換ヘリウムと放射損傷の相互作用に関する研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61880002
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 岩本 信也 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (40028973)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 勝敬 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (90029067) ; 小林 直人 電子技術総合研究所, 量子技術部, 主任研究員 ; 岩田 忠夫 日本原子力研究所, 物理部, 室長 ; 香山 晃 東京大学, 工学部, 助教授 (80092203) ; 伊藤 憲昭 名古屋大学, 理学部, 教授 (90022996)
• Keywords: 核融合炉材料 / セラミックス / 核変換 / Heイオン再放出 / Dイオン打ち込み / 熱拡散率 / 中性子照射 / 照射欠陥 / セラミックス微構造

Research Abstract

1.研究の目的
核融合炉構築にあたり、中性子、重水素、イオンなどによる損傷、放射化、急激な熱衝撃、磁気的な問題など多くの難問題を材料選択にさいして考慮する必要がある。一方、RF誘電によるプラズマ加熱方式、絶縁を必要とする箇所なども多く、セラミックス材料の検討が必要となっている。本研究においては、^<14>_7N+^1_0n→^<14>_6C+^1_1H、^<17>_8O+^1_0n→^<14>_6C+^4_2Heのような核変換が、窒化物や酸化物に自発し、イオン衝撃よりもセラミックス内部にガスが発生し、その機械的性質を劣化させることが予想される。この基礎的研究として、とくにAl^<15>Nの同位元素から構成される窒化物を作成し、中性子などの照射効果を調べると共に、一般的なAl^<14>Nの基本的物性を検討することを目的とした。
2.研究結果と考察
本年の目標として、岩本は、アルミニウム、AlF_3と^<15>Nを用いた直接反応法によりAL^<15>Nの作成を実施した。一方、AL^<14>Nの各研究者による基本物性として、岩本によりY_2O_3添加AlN焼結体の物性と熱伝導率の関係が調べられ、微構造と熱伝導率の関係が明らかにされた。岩田は、昭和62年度に引き続き、熱中性子による照射を実施し、昇温による蓄積エネルギーの測定から、温度が560℃以上でもエネルギー放出が起こるが、使用が400℃以上にすべきとの結論を得た。中川は、AlNの14MeV中性子照射効果における核変換ヘリウムの影響を光学的測定ならびに体積変化の測定を行い、光学的測定について、欠陥量の指標になる得るという結果を得た。小林は、200KeVでHeイオンを打ち込み、焼鈍温度と放出現象の関連を調べ、1350℃以上で表面から逸出し、ブリスタが発生することを見出した。田辺は、イオン照射による光放出を調べ、He照射の場合ルミネッセンスがほとんど観察できないことを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 岩本信也: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. B32. 37-41 (1988)
• [Publications] 岩本信也: 日本金属学会誌.
• [Publications] 井上勝敬: 高温学会誌. 14ー1. 12-18 (1988)
• [Publications] 松繩朗: 高温学会誌. 13ー2. 69-78 (1987)
• [Publications] 松繩朗: 高温学会誌. 13ー1. 30-42 (1987)
• [Publications] T.Tanabe: Surface Science. 187. 499-510 (1987)
• [Publications] 田中実,山本良一 編岩田忠夫: "計算物理学と計算化学ー分子動力学法とモンテカルロ法ー"放射線損傷の破壊の計算機実験"" 海文堂, 54-74 (1988)
• [Publications] Eds.by J.Chenglie et al.岩田忠夫: "Proceedings of Beijing International Symposium of PHYSIC AT TANDEM("Radiation Effect Studies in the Tandem Energy Rejion")" World Scientific, 587-598 (1987)