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水素透過防止性セラミック薄膜に関する研究

Research Project

Project/Area Number 08J09968
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nuclear fusion studies
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

近田 拓未  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2008 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2010: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2009: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2008: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Keywords水素 / トリチウム / 透過 / 薄膜 / セラミックス / 核融合炉 / 原子力
Research Abstract

本研究は、核融合炉ブランケットなどをはじめとした先進エネルギープラントで開発課題とされている金属の水素脆化および水素の透過損失をセラミックスの薄膜を設置することによって軽減する技術に関して研究を行っており、薄膜の微細構造と水素透過挙動より薄膜中の水素透過機構を解明することを目的としている。最終年度となる本年度は、より詳細な水素透過機構を解明するために、前年度までの研究で基礎的な透過挙動が得られている酸化エルビウムを薄膜材料として用い、固溶や拡散といった透過の素過程について検討した。続いて、普遍的な透過挙動の理解を進めるために薄膜中の水素透過機構のモデル化を行い、計算値と実験値の比較や他の手法への適用可能性を調べた。また、他の薄膜材料の検討として炭化ケイ素を用い、薄膜組織分析と透過試験より炭化ケイ素薄膜中の透過挙動を調べた。
透過の素過程の検討においては、基板片面に成膜した場合と両面に成膜した場合の透過試験結果を比較した。両者で拡散律速が確認されたが、両面成膜試料では基板に比べて最大1/100000に透過を低減することがわかり、固溶・拡散過程を繰り返すことによる透過防止性能の大幅な向上が示唆された。透過機構のモデル化においては、基板被覆率や薄膜結晶の平均粒径をパラメータとして計算を行うことで実験値との良い一致を示した。また、結晶構造の違いや不純物等の影響を考慮することにより、他の成膜手法においても適用可能性の向上が期待できることがわかった。炭化ケイ素薄膜においては、マグネトロンスパッタリング法による均一な薄膜の作製が可能であることが示され、基板との熱膨張率差によって生じるクラック等、酸化エルビウム薄膜で得られている挙動と類似性が見られた一方で、表面における吸着の効果といった相違点が存在した。

Report

(3 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2011 2010 2009 2008

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (23 results)

  • [Journal Article] Deuterium permeation and thermal behaviors of amorphous silicon carbide coatings on steels2011

    • Author(s)
      Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design

      Volume: (印刷中(掲載確定))

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  • [Journal Article] Surface behavior in deuterium permeation through erbium oxide coatings2011

    • Author(s)
      T.Chikada, A.Suzuki, C.Adelhelm, H.Maier, T.Terai, T.Muroga
    • Journal Title

      Nuclear Fusion

      Volume: (印刷中(掲載確定))

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  • [Journal Article] MODELING OF TRITIUM PERMEATION THROUGH ERBIUM OXIDE COATINGS2011

    • Author(s)
      T.Chikada, A.Suzuki, H.Maier, T.Terai, T.Muroga
    • Journal Title

      Fusion Science and Technology

      Volume: (印刷中(掲載確定))

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      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deuterium Permeation Mechanism in Erbium Oxide Coatings for Tritium Permeation Barrier2010

    • Author(s)
      Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Teruya Tanaka, Tomohiro Kobayashi, Hans Maier, Takayuki Terai, Takeo Muroga
    • Journal Title

      富山大学水素同位体科学研究センター研究報告

      Volume: 29-30 Pages: 83-88

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  • [Journal Article] Microstructure Change and Deuterium Permeation Behavior of Erbium Oxide Coating2010

    • Author(s)
      Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Tomohiro Kobayashi, Hans Maier, Takayuki Terai, Takeo Muroga
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials (印刷中(掲載確定))

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    • Author(s)
      Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Teruya Tanaka, Takayuki Terai, Takeo Muroga
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design (印刷中(掲載確定))

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  • [Journal Article] Deuterium Permeation Behavior of Erbium Oxide Coating on Austenitic, Ferritic, and Ferritic/Martensitic Steels2009

    • Author(s)
      Takumi Chikada
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design 84(印刷中(掲載確定))

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  • [Journal Article] Thermal Influence on Erbium Oxide Coating for Tritium Permeation Barrier2009

    • Author(s)
      Takumi Chikada
    • Journal Title

      Fusion Science and Technology 57(印刷中(掲載確定))

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    • Author(s)
      Yao Zhenyu
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials 386-388

      Pages: 700-702

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      T.Chikada, A.Suzuki, H.Maier, T.Terai, T.Muroga
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      ラスベガス(アメリカ)
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      2010-11-10
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      T.Chikada, A.Suzuki, C.Adelhelm, H.Maier, T.Terai, T.Muroga
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      9th International Conference on Tritium Science and Technology
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      奈良 奈良県新公会堂
    • Year and Date
      2010-10-26
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      23rd IAEA Fusion Energy Conference
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      テジョン(韓国)
    • Year and Date
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      Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
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      Deuterium Permeation and Thermal Behaviors of Amorphous Silicon Carbide Coatings on Steels
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      ボルト(ポルトガル)
    • Year and Date
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      近田拓未、鈴木晶大、Christoph Adelhelm、Hans Maier、寺井隆幸、室賀健夫
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      日本原子力学会「2010年秋の大会」
    • Place of Presentation
      札幌 北海道大学
    • Year and Date
      2010-09-16
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  • [Presentation] Deuterium Permeation Mechanism in Erbium Oxide Coatings2010

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      Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Tomohiro Kobayashi, Tanaka Teruya, Christoph Adelhehn, Hans Maier, Takayuki Terai, Takeo Muroga
    • Organizer
      3rd China-Japan Workshop on the Tritium and Breeding Blanket Technology
    • Place of Presentation
      昆明(中国)
    • Year and Date
      2010-06-21
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  • [Presentation] トリチウム透過防止性セラミック薄膜中の水素透過挙動研究2010

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      近田拓未、鈴木晶大、Christoph Adelhelm、小林知洋、田中照也、Hans Maier、寺井隆幸、室賀健夫
    • Organizer
      第8回核融合エネルギー連合講演会
    • Place of Presentation
      高山 高山市民文化会館
    • Year and Date
      2010-06-10
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  • [Presentation] RFスパッタリング法によるSiC薄膜の作製と水素透過挙動2010

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      近田拓未、鈴木晶大、寺井隆幸
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      日本原子力学会「2010年春の年会」
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      水戸
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      2010-03-26
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  • [Presentation] トリチウム透過防止性セラミック薄膜の構造制御と水素透過挙動2009

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      近田拓未、鈴木晶大、小林知洋、Hans Maier、寺井隆幸、室賀健夫
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      京都
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  • [Presentation] Microstructure Control and Hydrogen Permeation Properties of Erbium Oxide Coating2009

    • Author(s)
      Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Tomohiro Kobayashi, Hans Maier, Takeo Muroga
    • Organizer
      東京大学グローバルCOE「世界を先導する原子力教育研究イニシアチブ」創立二周年記念シンポジウム
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      東京
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      2009-11-26
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  • [Presentation] Microstructure Control and Deuterium Permeability of Erbium Oxide Coating on Ferritic/Martensitic Steels by Metal Organic Decomposition Method2009

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      Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Teruya Tanaka, Norikun Kin, Takayuki Terai, Takeo Muroga
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      9th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
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      大連(中国)
    • Year and Date
      2009-10-12
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      近田拓未、鈴木晶大、小林知洋、Hans Maier、寺井隆幸、室賀健夫
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      日本原子力学会「2009年秋の大会」
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      仙台
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      2009-09-17
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      Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Teruya Tanaka, Tomohiro Kobayashi, Hans Maier, Takayuki Terai, Takeo Muroga
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      4th International Workshop on Tritium-Material Interactions
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      富山
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  • [Presentation] Long term lithium compatibility of erbium oxide coatings fabricated by arc source method2009

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      Akihiro Suzuki, Nasaru Nagura, Takumi Chikada, B.A.Pint, Freimut Koch, Hans Maier, Takayuki Terai, Takeo Muroga
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      14th International Conference on Fusion Reactor Materials
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      札幌
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  • [Presentation] Microstructure Change and Deuterium Permeation Behavior of Erbium Oxide Coating2009

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      2009-09-07
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      東京
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      2009-03-23
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  • [Presentation] 酸化エルビウム薄膜の組織分析と水素透過挙動2009

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      神奈川
    • Year and Date
      2009-03-13
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      Takumi Chikada
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    • Year and Date
      2008-09-04
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    • Author(s)
      Takumi Chikada
    • Organizer
      2nd Japan-China Workshop on blanket and tritium technology
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2008-05-09
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      2008 Annual Research Report

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Published: 2008-04-01   Modified: 2024-03-26  

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