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先進ブランケット用機能分担型多重界面構造の創生と過酷環境下自己修復機能発現解析

研究課題

研究課題/領域番号 16H04617
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関東京工業大学

研究代表者

近藤 正聡  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (70435519)

研究分担者 菱沼 良光  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00322529)
田中 照也  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30353444)
佐々木 一哉  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70631810)
松村 義人  東海大学, 工学部, 教授 (60239085)
相良 明男  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (20187058)
八木 重郎  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70629021)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード液体ブランケット / 液体ダイバータ / 材料共存性 / 腐食 / 被膜 / 水素透過 / 電気化学インピーダンス法 / 水晶振動子マイクロバランス法 / 液体ダイバータ― / コーティング / 液体金属 / 核融合炉 / ブランケット / 電気化学インピーダンス / 界面 / 固層拡散接合 / 水素透過防止 / ジルコニウム / 液体増殖材 / 機能性被覆 / 電気化学測定 / 自己修復 / 酸化被膜 / 水晶振動子
研究成果の概要

核融合炉先進ブランケットや液体ダイバータの熱交換器を対象として、トリチウム透過抑制、耐食性、自己修復性を兼ね備える機能分担型多重被覆構造の開発研究を実施した。大気プラズマ溶射や固層拡散接合を活かして、異なる機能を有する被膜を積層させた試験体の試作に成功し、水素透過挙動や液体金属中の共存性に関する情報を獲得した。更に、多重被覆構造の劣化や自己修復挙動などを評価するために、電気化学インピーダンス法や水晶振動子マイクロバランス法を応用したIn-situ技術の開発研究を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、核融合炉冷却系の信頼性向上を目指し、耐食材料やトリチウム透過防止膜、様々な積層技術を機能分担型多重被膜構造として統合し、技術的成立性や工学的課題を評価した。更に、多重被膜構造の劣化をIn-situ(その場)監視する技術について、電気化学法を基礎として開発した。被膜構造の劣化や回復に関わる動的な挙動の解明に繋がる他、核融合炉等へ実装し得る監視技術としてのポテンシャルも有している事がわかった。以上のように工学的な意義のみならず、十分な信頼性を有した核融合炉や原子炉、再生可能エネルギー等の早期実現に直結する技術に関する研究であり、エネルギー問題や環境問題を中心として社会的意義が大きい。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2020 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 2件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 13件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Liquid Breeder Materials2020

    • 著者名/発表者名
      Kondo Masatoshi、Tanaka Teruya、Fukada Satoshi、Valentyn Tsisar
    • 雑誌名

      Comprehensive nuclear materials

      巻: 2 ページ: 1-27

    • DOI

      10.1016/b978-0-12-803581-8.11619-4

    • ISBN
      9780081028667
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Materials issues for liquid metal coolant nuclear systems2020

    • 著者名/発表者名
      T. Muroga, M. Kondo
    • 雑誌名

      IAEA-TECDOC-1912: Challenges for Coolants in Fast Neutron Spectrum Systems

      巻: 1912 ページ: 152-156

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermodynamic consideration on chemiclaa interactions between liquid metals and steels2020

    • 著者名/発表者名
      M. Kondo, C. Park, T. Nozawa, K. Sasaki, M. Takahashi, Y. Hishinuma, T. Tanaka,T. Muroga, B. Matovic
    • 雑誌名

      IAEA-TECDOC-1912: Challenges for Coolants in Fast Neutron Spectrum Systems

      巻: 1912 ページ: 152-156

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Material issues related to tritium breeding and energy conversion in inertial fusion2020

    • 著者名/発表者名
      M. Kondo, K. Yamanoi, T. Norimatsu
    • 雑誌名

      IAEA-TECDOC-1911: Pathways to Energy from Inertial Fusion: Structural Materials for Inertial Fusion Facilities

      巻: 1911 ページ: 216-220

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental study on corrosion and precipitation in non-isothermal Pb-17Li system for development of liquid breeder blanket of fusion reactor2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kondo, Masaomi Ishii, Takayoshi Norimatsu, Takeo Muroga
    • 雑誌名

      IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series

      巻: 877 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1088/1742-6596/877/1/012001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Metallurgical study on corrosion of RAFM steel JLF-1 in Pb-Li alloys with various Li concentrations2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kondo, Masaomi Ishii, Yoshimitsu Hishinuma, Teruya Tanaka, Takashi Nozawa, Takeo Muroga
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 124 ページ: 316-325

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2017.04.058

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrochemical impedance analysis on solid electrolyte oxygen sensor with gas and liquid reference electrodes for liquid LBE2017

    • 著者名/発表者名
      Pribadi Mumpuni Adhi, Nariaki Okubo, Atsushi Komatsu, Masatoshi Kondo, Minoru Takahashi
    • 雑誌名

      Energy Procedia

      巻: 131 ページ: 420-427

    • DOI

      10.1016/j.egypro.2017.09.472

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of functional materials for liquid blanket systems by cathodoluminescence measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Teruya Tanakaa, b, *, Daiji Kato, b, Takashi Nozawa, Bun Tsuchiya, Masatoshi Kondo, Takeo Muroga
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: in press ページ: 1-4

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2017.04.095

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 溶融鉛環境下の溶存酸素濃度と酸化物被覆健全性の同時モニタリングに関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kondo, Pribadi Mumpuni Adhi, Minoru Takahashi, Narumi Suzuki, Yoshihito Matsumura, Teruya Tanaka, Yosimitus Hishinuma, Akio Sagara, Take Muroga
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 83 号: 847 ページ: 16-00412-16-00412

    • DOI

      10.1299/transjsme.16-00412

    • NAID

      130006943747

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Performance of solid electrolyte oxygen sensor with solid and liquid reference electrode for liquid metal2017

    • 著者名/発表者名
      Pribadi Mumpuni Adhi, Masatoshi Kondo, Minoru Takahashi
    • 雑誌名

      Sensor and Actuators B: Chemical

      巻: 241 ページ: 1261-6

    • DOI

      10.1016/j.snb.2016.10.003

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 機能性被覆の性状とインピーダンス応答の関係を用いた<i>in-situ</i>評価2016

    • 著者名/発表者名
      Narumi Suzuki, Ryosuke Sasaki, Yoshihito Matusmura, Masatoshi Kondo
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 80 号: 9 ページ: 585-592

    • DOI

      10.2320/jinstmet.JAW201604

    • NAID

      130005406783

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 電気化学インピーダンス法を応用した機能性被覆の <i>in-situ</i> 評価2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木成実、佐々木亮祐、松村義人、近藤正聡
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 80 号: 4 ページ: 284-288

    • DOI

      10.2320/jinstmet.JBW201503

    • NAID

      130005138658

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental Study on Chemical Behaviors of Non-Metal Impurities in Pb, Pb-Bi and Pb-Li by Temperature Programmed Desorption Mass Spectrometer Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi KONDO, Yuu. NAKAJIMA, Teruya TANAKA, Takashi NOZAWA, Takehiko YOKOMINE
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 11 号: 0 ページ: 2405076-2405076

    • DOI

      10.1585/pfr.11.2405076

    • NAID

      130005243436

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 液体金属錫(Sn)の材料共存性に関する研究 (1)鉄系材料の場合2020

    • 著者名/発表者名
      近藤正聡, 秋吉優史, 大野直子, 田中照也
    • 学会等名
      日本原子力学会 2020年春の年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水晶振動子マイクロバランス法による液体金属中の微小物質輸送現象に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      飯塚玲雄, 近藤正聡
    • 学会等名
      日本原子力学会 2020年春の年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 自己修復性を有する機能性界面構造の基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      近藤 正聡, 田中 照也, 菱沼 良光, 相良 明男, 松村 義人, 室賀 健夫
    • 学会等名
      日本原子力学会「2017年春の年会」
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2017-03-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Performance of Oxygen Sensors with Solid Fe/Fe3O4 and Liquid Bi/Bi2O3 Reference Electrode in Liquid LBE2017

    • 著者名/発表者名
      Pribadi Mumpuni Adhi, Masatoshi Kondo, Minoru Takahashi
    • 学会等名
      日本原子力学会「2017年春の年会」
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2017-03-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Study on neutron transport and material activation for development of inertial fusion reactor2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kondo, Yuu Nakajima, Teruya Tanaka, Takayoshi Norimatsu
    • 学会等名
      International conference on computation in science and engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Status of JAPAN LFR activities2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kondo, Toru Obara
    • 学会等名
      GLANST 2017 (Global Symposium on Lead and Lead Alloy based Nuclear Energy Science and Technology)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DEVELOPMENT OF SOLID ELECTROLYTE CERAMIC SENSORS FOR OXYGEN AND HYDROGEN MONITORING IN FAST REACTORS AND FUSION REACTORS2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kondo
    • 学会等名
      4th Conference of the Serbian Society for Ceramic Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermodynamic considerations on chemical interactions between liquid metals and steels2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kondo, Changho park, Takashi Nozawa, Yoshimitsu Hishinuma, Teruya Tanaka, Kazuya Sasaki, Yoshihito Matsumura, Minoru Takahashi, Takayoshi Norimatsu, Takeo Muroga
    • 学会等名
      First IAEA workshop on challenges for coolants in fast spectrum system: chemistry and materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Material issues for liquid metal coolant nuclear systems2017

    • 著者名/発表者名
      Takeo Muroga, Masatoshi Kondo
    • 学会等名
      First IAEA workshop on challenges for coolants in fast spectrum system: chemistry and materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Performance of Oxygen Sensors with Solid and Liquid Reference Electrodes in Liquid LBE with the Parameters of Oxygen Potential and Temperature2017

    • 著者名/発表者名
      Pribadi Mumpuni Adhi, Masatoshi Kondo, Minoru Takahashi
    • 学会等名
      2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of high-purity lead lithium alloy and its excellent thermophysical and chemical characteristics2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kondo, Park ChanHo, Teruya Tanaka, Takashi Nozawa
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM 18th)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic behaviors of corrosion-erosion and mass transfer in non-isothermal Pb-17Li system2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi KONDO, Yoshimitsu Hishinuma, Takayoshi Norimatsu, Takeo Muroga
    • 学会等名
      13th International Symposium on Fusion Nuclear Technology (ISFNT 13th)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉛リチウム流動場における低放射化フェライト鋼の共存性に関する研究 (3)ナノインデンテーション法によるコロージョン・エロージョンダイナミクスの解析2017

    • 著者名/発表者名
      近藤 正聡、菱沼 良光、田中 照也、室賀 健夫、乗松 孝好
    • 学会等名
      日本原子力学会 2017秋の大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 自己修復性を有する機能性界面構造の基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      近藤 正聡, 田中 照也, 菱沼 良光, 相良 明男, 松村 義人, 室賀 健夫
    • 学会等名
      日本原子力学会 2017年春の年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Electrochemical impedance analysis on solid electrolyte oxygen sensor with gas and liquid reference electrodes for liquid LBE2016

    • 著者名/発表者名
      Pribadi adhi, Nariaki Okubo, Atushi Komatsu, Masatoshi Kondo, Minoru Takahashi
    • 学会等名
      The Fifth International Symposium on Innovative Nuclear Energy Systems INES-5
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental study on corrosion and mass transfer in flowing Pb-17Li with temperature gradient for development of liquid breeder type fusion blanket system2016

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi KONDO, Masaomi ISHI, Takayoshi Norimatsu, Takeo MUROGA
    • 学会等名
      International Conference on Energy Sciences (ICES 2016)
    • 発表場所
      Institute Teknologi Bandung
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 東京工業大学 先導原子力研究所 研究成果

    • URL

      http://www.lane.iir.titech.ac.jp/jp/activities/achievement/2017/170706.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 東京工業大学 産学連携推進部 メールマガジン160号 2018年1月9日

    • URL

      https://www.sangaku.titech.ac.jp/mail/vol161.html#topic3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 東京工業大学 産学連携推進部 関連資料

    • URL

      http://www.sangaku.titech.ac.jp/document/researchers/201801.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] (東京工業大学 先導原子力研究所)近藤正聡助教が平成29年度吉川允二核融合エネルギー奨励賞を受賞

    • URL

      http://www.lane.iir.titech.ac.jp/jp/events/data/2018/news180228.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] (東京工業大学 科学技術創成研究院)近藤正聡助教が平成29年度吉川允二核融合エネルギー奨励賞を受賞

    • URL

      http://www.iir.titech.ac.jp/2018/03/30/prize-43/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 東京工業大学STARサーチ

    • URL

      http://search.star.titech.ac.jp/titech-ss/pursuer.act?event=outside&key_rid=B000245395&lang=jp

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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