Design and production of tritium production test modules for irradiation test using High Temperature engineering Test Reactor
| Project/Area Number |
21H01065
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松浦 秀明 九州大学, 工学研究院, 准教授 (50238961)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 一成 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (90380708)
大塚 哲平 近畿大学, 理工学部, 教授 (80315118)
後藤 実 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 炉設計部, マネージャー (60414546)
中川 繁昭 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 大洗研究所 高温ガス炉研究開発センター, 研究主幹 (40414544)
濱本 真平 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 大洗研究所 高温ガス炉研究開発センター, 研究副主幹 (90435610)
石塚 悦男 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 大洗研究所 高温ガス炉研究開発センター, 再雇用職員 (70355006)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000)
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| Keywords | トリチウム / リチウム装荷用ロッド / ジルコニウム / 核融合原型炉 / 高温ガス炉 / リチウム化合物 / Ni被覆Zr球 / ニッケル被覆 / アルミナ容器 / HTTR / Li装荷試験体 / Ｎi被覆Zr球 / リチウム装荷試験体 / アルミナ |
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| Outline of Research at the Start |
初代核融合炉では 重水素－トリチウム（DT）反応の利用が想定されている．重水素は，自然界に一定の割合で存在するが，トリチウムは放射性核種（半減期約12年）であり，自然界に充分な利用可能量は存在しない．核融合炉で使用するトリチウムは，ブランケットにおいて自前で製造するのが基本的な考え方であるが，原型炉の起動時や事前の炉工学試験には一定のトリチウムが必要である．
本研究では，高温ガス炉を用いたトリチウム製造法の開発に取り組んでいる．これまでの検討を基に，高温工学試験研究炉（HTTR）での照射試験の実施を計画している．本研究では，安全性を確保し，効率的にデータを取得するための試験体の製作に取り組む．
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合原型炉を想定した初期保有及び炉工学試験用トリチウム（Ｔ）調達法として高温ガス炉を用いたＴ製造法を検討している．今後のHTTRや研究炉を用いたＴ製造実証試験を念頭に，その準備のため，試験体，試験法，照射試験後のＴ計測法を明確にすることを目的にしている．
昨年度までの検討で，照射試験のための試験体の構造や製作可能性を検討し，実際に試験体の試作を行った．また，試験体内のトリチウム分圧を減らし，トリチウムの流出を減らすための水素吸収体としてNi被覆Zr球を実際に製作し，その水素吸収性能の把握に取り組んだ．高温ガス炉運転時におけるLi装荷体装荷領域の平均温度である900℃付近においては，酸化物との共存下において，製作したNi被覆Zr球の良好な水素吸収性能が得られた．これらの実績を踏まえて，令和５年度は下記を実施した．
(1)酸化物との共存時間をより長時間（最大14日間）に想定した上で，Ni被覆Zr球の水素吸収実験を実施した．実施した実験では，共存時間を長くとってもジルコニウムの水素吸収性に大きな劣化は観られなかった．
(2) Ni被覆Zr球の水素吸収性能のバラツキを抑え信頼性の高いみかけの拡散係数及び溶解度係数を定量することを目標に，酸化物の量を実際の炉心で想定する量に近づけて実験を行った．Zr球の製造誤差程度のバラツキは残ったが，従来の実験と比較して大きく改善された．
(3)京都大学研究用原子炉で中性子照射を行ったLiAlO2粉末封入石英管を模擬照射試験体とし，九州大学アイソトープ総合センター伊都地区実験室にてトリチウム分析を実施した．アルゴンガスを流通させた小型グローブボックス内で試験体を解体し，その際に放出される微量のトリチウムの検出に成功した．
(4)以上の実績を踏まえて，今後の照射試験に対する試験方法を検討し，研究炉を用いた照射試験の準備を行った．
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| Research Progress Status |
令和5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 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(35 results)
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[Presentation] Study on T production using high temperature gas cooled reactor for DEMO fusion reactor － Li-rod structure for initial irradiation test on HTTR －2022
Author(s)
Hideaki Matsuura, Taisei Abe, Kanta Kitagawa, Yuki Koga, Kyoichi Nakagwa, Motomasa Naoi, Kazunari Katayama, Teppei Otsuka, Minoru Goto, Shigeaki Nakagawa, Shinpei Hamamoto, Etsuo Ishitsuka, Kenji Tobita, Satoshi Konishi, Ryoji Hiwatari, Youji Someya, and Yoshiteru Sakamoto
Organizer
The 32th Symposium on Fusion Technology
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