レ-ザ-法U濃縮装置用セラミック機の溶融金属との相互作用

• 研究課題/領域番号: 01470151
• 研究種目: 一般研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 洋一 東京大学, 工学部, 教授 (90010735)
• 研究分担者: 小久保 三也 東京大学, 工学部, 助手 (20107577) ; 米岡 俊明 東京大学, 工学部, 助手 (40013221) ; 寺井 隆幸 東京大学, 工学部, 助教授 (90175472)
• 研究期間 (年度): 1989 – 1990
• 研究課題ステータス: 完了 (1990年度)
• 配分額: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円); 1990年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1989年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
• キーワード: レ-ザ-法U濃縮装置 / セラミック機 / イットリア / 不定比性 / 高温電気伝導度 / セラミック材 / 高温電気電動度

研究概要

原子法ウラン濃縮装置用ウラン溶解坩堝および分離後ウラン原子回収電極材料として有望視されているイットリアの、液体金属ウランと共存するような極端条件(高温、平衡酸素圧:10^<ー27>atm以下)を模擬した雰囲気下における電気伝導度測定を行なうことを目的として電気伝導度測定装置の開発を初年度に行ない、最終年度の本年度は測定と解析を主に行なった。
1.方法 あらかじめ1600Kにおいて活性な金属であるチタンあるいはバナジウム(平衡酸素圧、約10^<-30>および10^<-23>atm)で部分的に還元、亜定比試料を作成し、測定に用いた。また、使用時、特に装置の起動時を模擬するために、絶縁体である無処理試料を上記金属板ではさみ、1473Kにおいて電気伝導度の時間変化を調べた。高真空加熱炉中に活性金属で取囲んだ極く低酸素圧領域中に試料を置き、交流4端子法により測定した。試料は、主として純度99.9%のイットリアをホットプレスした理論密度約98%、大きさ15x15x1mmのものを用いた。
2.結果 亜定比試料について、チタン還元試料は1573Kにおいて約10Sm^<-1>であり、代表的半導体であるゲルマニウム(室温の値)よりも高い電導性を示し、緩やかな半導体的温度依存性を示した。また、バナジウム還元試料については、同様に0.25Sm^<-1>の導電性とやや急俊な温度依存性を示した。また、周波数依存性(60Hz〜30kHz)が無く、電子電導性が明かとなった。無処理試料の亜定比への還元過程における時間依存性は急速で、50ksで飽和値の6割にも達した。以上より、イットリアの濃縮装置への使用に際して電気的な障害とならない事が明かとなった。
3.解析 電導機構の解明を行なうために、還元時の酵素圧推定のために調用した金属中の酵素濃度測定と、欠陥濃度の尺度となる亜定比イットリア試料の不定比性の確認が必要である。これらのデ-タについては分析技術上の問題のために信頼しうる結果がいまだ得られていない。この点に関する、問題点の整理および検討を行なった。