| Project/Area Number |
23K25852
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| Project/Area Number (Other) |
23H01155 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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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 | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
近田 拓未 静岡大学, 理学部, 准教授 (20614366)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菱沼 良光 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (00322529)
田中 照也 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (30353444)
八木 重郎 京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (70629021)
能登 裕之 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (50733739)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
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| Keywords | トリチウム / 透過 / 被覆 / 劣化 / 診断 / 修復 / 腐食 / 照射 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、核融合炉におけるトリチウム透過漏洩および腐食の低減を両立する機能性被覆開発において、これまで検討が決定的に不足していた劣化診断手法および修復技術に集中的に取り組むものである。機能性被覆開発は実用化のフェーズに入りつつあり、実際の核融合炉で利用されることを想定した保守点検技術の開発が急務である。核融合炉における機能性材料研究者がチームを組み、従来の手法に加えて電気的な応答や機械的な強度を検討することで被覆の特性を学術的に明らかにするとともに、再成膜および自己修復性の付与という独創的な修復技術の開発を通して機能性被覆の管理技術を構築し、核融合炉ブランケット材料開発を格段に進展させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、核融合炉において深刻な課題であるトリチウム透過漏洩および構造材料の腐食の低減を達成するために設置する機能性被覆開発において、電気化学特性、密着強度、および硬さ等の測定による簡便かつ高精度な劣化診断手法の構築、また再成膜および自己修復による修復技術開発に取り組み、機能性被覆の実機導入に向けて残された課題を解決し、核融合炉の早期実現に貢献することを目的とした。
二年度となる本年度は、引き続き機能性被覆の劣化診断および修復技術にについて検討した。重イオン照射による劣化の診断については、酸化ジルコニウムおよび酸化イットリウム被覆を用いて、水素同位体透過試験と電気化学インピーダンス測定を実施し、結果を比較検討した。重イオン照射した被覆試料では、非照射試料と比較して400℃以下において高い透過フラックスを示した。一方、500℃以上においては、非照射試料と同等の透過フラックスを示したことから、損傷の回復が起こったと考えられる。同様の重イオン照射を行った被覆試料における電気化学インピーダンス測定においては、照射量に依存して400℃以下における電気伝導度の増加量が異なることが明らかになった。また、高温領域で非照射試料と同様または低い電気伝導度を示したことから、透過フラックスと電気化学インピーダンス測定の整合性が示された。以上の結果より、電気化学インピーダンス測定によって、より簡便に照射効果を検知できる可能性が示された。
自己修復による修復技術の検討として、自己修復性のナノ粒子を有機金属溶液に添加することで、機能性被覆に自己修復性能の付与を目指した検討を行った。ナノ粒子の有機金属液体中での凝集が課題となったが、分散機を用いた処理によってナノ粒子の分散が改善された。一方、添加したナノ粒子の一部が分散機中に滞留したため、処理速度や処理回数の最適化が必要であることが明らかになった。
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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
研究期間中に実施する予定の全項目について取り組み、劣化の診断および修復技術について一定の成果が得られたことから、おおむね順調に進展していると判断した。最終年度に向けて、研究項目の追加検討および取りまとめを進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
劣化の診断手法において成果が得られている電気化学インピーダンス測定の課題として、高温領域における測定精度の低下が挙げられた。この課題は大気中での測定による酸化の影響と考えられたため、真空下での測定体系を確立する。
修復技術の検討については、機械的損傷を与えた試料を準備し、再成膜による修復の検討を進める。また、自己修復性被覆の開発においては、ナノ粒子の分散に加えて、多層構造による自己修復性の付与の検討を進める。
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