| Project/Area Number |
12J05331
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Nuclear fusion studies
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
向井 啓祐 東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2012 – 2013
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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| Budget Amount *help |
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 核融合材料 / 材料化学 / 結晶構造解析 / トリチウム増殖材 / 高温化学 / 核融合 / 材料 |
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| Research Abstract |
本研究では、核融合炉ブランケットの先進トリチウム増殖材として期待されるLi過剰メタチタン酸リチウムを研究対象とし、本材料の結晶構造の解明及び基礎熱力学諸量の評価を研究目的に設定した。本年度の研究は、研究実施計画で予定していた通り、計算化学アプローチによる結晶構造解析や高温質量分析系を用いた蒸気圧測定による熱量評価を実施した。
【結晶構造】X線/中性子回折による実験結果に密度汎関数法を用いたシミュレーション結果を補完することで、Li過剰メタチタン酸リチウムの構造解析を実施した。これにより、様々な温度で生じるLi過剰組成試料のホスト構造、並びに生ずる格子間原子や欠陥の生成を明らかにした。
【熱力学量】高温質量分析計により、化学量論組成とLi過剰組成試料の蒸気圧を測定し、蒸発に伴うエンタルピー変化を評価した。この結果、Li過剰メタチタン酸リチウムは高温において、化学量論組成とLiリッチセラミックス(Li_2O及びLi_4TiO_4)との中間的な化学的安定を有することを示した。また、密度汎関数法を用いた欠陥生成エネルギーの計算により、構造的に不安定な格子間に存在するLi原子が高温での化学挙動に影響を与えていることを示した。
本研究により、結晶構造及び基礎的物量を明らかにするとともに、ブランケット使用温度におけるLi過剰メタチタン酸リチウムの化学的挙動の相関を明らかにした。結晶構造や熱力学量はトリチウム放出挙動やLi損失過程の理解に不可欠であり、今後、核融合炉条件下での材料の特性や挙動をシミュレーションで評価する上で重要な知見であると言える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究では過定比メタチタン酸リチウムの結晶構造解析に関する実験、密度汎関数法を用いた第一原理計算、高温質量分析装置を用いた熱力学量評価を実施した。これらの結果より、過定比メタチタン酸リチウムの最も基礎的な情報となる、結晶構造や熱力学的特性を明らかにした。本年度に得られた成果は国際学会(ISFNT及びCBBI)にて発表された。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度のデータの補足及び実験・計算結果のとりまとめにより、論文誌へ投稿することを予定している。
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