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核融合炉のためのトリチウム製造実証試験の検討とHTTR用リチウム装荷ロッドの設計

研究課題

研究課題/領域番号 18H01200
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分14020:核融合学関連
研究機関九州大学

研究代表者

松浦 秀明  九州大学, 工学研究院, 准教授 (50238961)

研究分担者 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, 准教授 (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)
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, 課長 (70355006)
飛田 健次  東北大学, 工学研究科, 教授 (50354569)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2018年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワードトリチウム / 核融合原型炉 / 高温ガス炉 / HTTR / リチウム装荷用ロッド / ニッケル被覆ジルコニウム / アルミナ / HTTR照射試験体 / リチウム装荷体 / ジルコニウム / ニッケル被覆
研究成果の概要

高温ガス炉を用いた核融合用トリチウム(T)製造法を検討している.本研究期間においては,製造したTを炉内に安定に閉じ込めるためのリチウム装荷用ロッドにおいて,閉じ込めに用いるジルコニウムの性能に注目し,製造されたTの化学形や酸化物との共存が水素透過・吸収性能へ及ぼす影響を明らかにした.並行して,高温工学試験研究炉(HTTR)を用いたT製造の実証及びT閉じ込め性能評価を視野に入れ、試験体の基本的な構造及び試験方法を明確にした.試験における化学的不純物濃度測定データ評価法についても検討し,試験時のTによる被ばく影響の増加が無視できることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

人類の持続的繁栄に際し,将来に渡るエネルギー源の開発は重要課題の一つと言える.核融合炉は二酸化炭素や超長寿命放射性核種の発生を伴わない,恒久的エネルギー源となる可能性を持ち,国際的な研究開発が進められている.核融合炉の主燃料であ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(T)は放射性核種(半減期12年程度)であり,充分な量は存在しない.核融合炉では,運転時に自力でTを製造するのが基本的な考え方であるが,運転開始時には一定量のTの保有が必要である.本研究は,高温ガス炉を用いた効率的なT製造法を開発するものであり,将来の人類のエネルギー源の確保に対して重要な意義を持つ.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] The T-containment properties of a Zr-containing Li rod in a high-temperature gas-cooled reactor as a T production device for fusion reactors2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuura Hideaki、Suganuma Takuro、Koga Yuki、Naoi Motomasa、Katayama Kazunari、Otsuka Teppei、Goto Minoru、Nakagawa Shigeaki、Hamamoto Shinpei、Ishitsuka Etsuo、Tobita Kenji、Konishi Satoshi、Hiwatari Ryoji、Someya Youji、Sakamoto Yoshiteru
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 169 ページ: 112441-112441

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2021.112441

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of tritium confinement performance of the assembly composed of zirconium and alumina simulating lithium rod2021

    • 著者名/発表者名
      Henzan Daisuke、Katayama Kazunari、Matsuura Hideaki
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 168 ページ: 112372-112372

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2021.112372

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance of a Gas-Cooled Reactor as a Tritium Production Device for Fusion Reactors2020

    • 著者名/発表者名
      Hideaki MATSUURA
    • 雑誌名

      JAEA Conf.

      巻: 2020-001 ページ: 33-38

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] The Influence of B and Li Burnable Poison on Effective Multiplication Factor in the HTGR2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Koga, Hideaki MATSUURA
    • 雑誌名

      JAEA Conf.

      巻: 2020-001 ページ: 211-216

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Li-rod Structure in High-Temperature Gas-Cooled Reactor as a Tritium Production Device for Fusion Reactors2019

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Matsuura, Ryo Okamoto, Yuki Koga, Takuro Suganuma, Kazunari Katayama, Teppei Otsuka, Minoru Goto, Shigeaki Nakagawa, Etsuo Ishitsuka, Kenji Tobita
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 146 ページ: 1077-1081

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2019.02.009

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 核融合トリチウム研究最前線 -原型炉実現に向けて-第3回トリチウムの調達方法2018

    • 著者名/発表者名
      松浦秀明, 片山一成, 日渡良爾
    • 雑誌名

      日本原子力学会誌

      巻: 60 ページ: 567-573

    • NAID

      130007827731

    • 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] Study on lithium rod test module and irradiation method for tritium production using high temperature gas-cooled reactor2018

    • 著者名/発表者名
      Koga Yuki、Matsuura Hideaki、Ida Yuma、Okamoto Ryo、Katayama Kazunari、Otsuka Teppei、Goto Minoru、Nakagawa Shigeaki、Nagasumi Satoru、Ishitsuka Etsuo、Shimazaki Yosuke
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: online ページ: 587-591

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2018.03.029

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of hydrogen permeation rate through zirconium pipe2018

    • 著者名/発表者名
      Katayama Kazunari、Izumino Jyunichi、Matsuura Hideaki、Fukada Satoshi
    • 雑誌名

      Nuclear Materials and Energy

      巻: 16 ページ: 12-18

    • DOI

      10.1016/j.nme.2018.05.008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on hydrogen absorption in Zr powder used for tritium confinement in a production system of tritium for fusion reactors with a high-temperature gas-cooled reactor2018

    • 著者名/発表者名
      Izumino J.、Katayama K.、Matsuura H.、Fukada S.
    • 雑誌名

      Nuclear Materials and Energy

      巻: 17 ページ: 289-294

    • DOI

      10.1016/j.nme.2018.10.012

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高温ガス炉におけるT製造用Liロッドの検討~炉心非均質性を考慮したLiロッド構造と装荷法~2021

    • 著者名/発表者名
      古賀友稀、松浦秀明、片山一成、大塚哲平、後藤実、濱本真平、石塚悦男、中川繁昭、飛田健次、日渡良爾、坂本宜照、小西哲之、染谷洋二
    • 学会等名
      日本原子力学会「2021年春の年会」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] EVALUATION OF THE TRITIUM CONFINEMENT PERFORMANCE OF THE Li ROD COMPOSED OF ZIRCONIUM AND ALUMINA2020

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Henzen, Kazunari Katayama, Hideaki Matsuura
    • 学会等名
      22nd Cross Straits Symposium on Energy and Environmental Science and Technology (CSS-EEST)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 核融合原型炉におけるトリチウム自己充足性の評価2020

    • 著者名/発表者名
      吉村暢也,松浦秀明,浦川知己,日渡良爾,染谷洋二,坂本宜照,飛田健次
    • 学会等名
      日本原子力学会九州支部「第39回研究発表講演会」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高温ガス炉を用いた核融合原型炉用T製造~複数のLiロッド構造併用による性能向上の検討~2020

    • 著者名/発表者名
      古賀友稀, 松浦秀明, 片山一成,大塚哲平, 後藤実, 濱本真平, 石塚悦男, 中川繁昭, 飛田健次
    • 学会等名
      日本原子力学会九州支部「第39回研究発表講演会」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高温ガス炉を用いた核融合原型炉用T製造~構造の異なるLiロッドの最適空間配置の検討~2020

    • 著者名/発表者名
      古賀友稀, 松浦秀明, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 濱本真平, 石塚悦男, 中川繁昭, 飛田健次
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 原型炉におけるトリチウムバランスの検討2020

    • 著者名/発表者名
      吉村暢也、松浦秀明、浦川知己、日渡良爾、染谷洋二、坂本宜照
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Zr 及びAl 2 O 3 を用いた高温ガス炉装荷用模擬リチウムロッドのトリチウム閉じ込め性能の評価2020

    • 著者名/発表者名
      平安山大介, 片山一成, 松浦秀明
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] T containment property of Zr-included Li rod in high-temperature gas-cooled reactor as a T production device for fusion reactors2020

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Matsuura, TakuroSuganuma, Yuki Koga, 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
    • 学会等名
      The 31th Simposium on Fusion Technology (SOFT2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of tritium confinement performance of the assembly composed of Zr and Al2O3 simulating Li rod2020

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Henzen, Kazunari Katayama, Hideaki Matsuura
    • 学会等名
      The 31th Simposium on Fusion Technology (SOFT2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高温ガス炉におけるT製造用Liロッドの検討~Zr水素吸蔵速度の温度依存性~2020

    • 著者名/発表者名
      中川恭一、松浦秀明、古賀友稀、片山一成、大塚哲平、後藤実、濱本真平、石塚悦男、中川繁昭、飛田健次、小西哲之、日渡良爾、坂本宜照
    • 学会等名
      日本原子力学会「2020年秋の大会」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 原型炉へ向けたトリチウム調達法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      松浦秀明
    • 学会等名
      核融合科学研究所 トリチウム研究会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] T製造高温ガス炉用LiロッドのT閉じ込め性能 (1)Li 酸化物共存下におけるニッケル被覆ジルカロイ4の水素吸蔵特性2020

    • 著者名/発表者名
      大塚哲平, 横山翔、赤星雄也、片山一成, 松浦秀明, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 濱本真平、飛田健次
    • 学会等名
      日本原子力学会「2020年春の年会」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] T製造高温ガス炉用LiロッドのT閉じ込め性能 (2) Liロッド模擬試験体によるトリチウム閉じ込め性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      片山一成, 平安山大介、松浦秀明, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 濱本真平、飛田健次
    • 学会等名
      日本原子力学会「2020年春の年会」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] T製造高温ガス炉用LiロッドのT閉じ込め性能 (3) LiロッドからのT流出量の評価2020

    • 著者名/発表者名
      松浦秀明, 古賀友稀, 菅沼拓朗, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 濱本真平、飛田健次
    • 学会等名
      日本原子力学会「2020年春の年会」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高温ガス炉におけるT製造用Liロッドの検討~T閉じ込め性能に及ぼすLi核発熱の影響~2019

    • 著者名/発表者名
      古賀友稀, 松浦秀明, 菅沼拓朗, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
    • 学会等名
      日本原子力学会「2019年秋の大会」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The Influence of B Burnable Poison and T Production Li Rod on Effective Multiplication Factor in the HTGR2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Koga, Hideaki Matsuura
    • 学会等名
      日本原子力学会 「2019 年度核データ研究会」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Performance of a gas-cooled reactor as a tritium production device for fusion reactors2019

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Matsuura
    • 学会等名
      日本原子力学会 「2019 年度核データ研究会」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高温ガス炉トリチウム生産におけるトリチウム透過抑制効果の検討2019

    • 著者名/発表者名
      末松千里, 片山一成, 大宅諒, 松浦秀明, 大塚哲平
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] T製造用高温ガス炉におけるLi核発熱及びそのT閉じ込め性能への影響2019

    • 著者名/発表者名
      古賀友稀、松浦秀明、片山一成、大塚哲平、後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 原型炉におけるトリチウム諸課題の解決へ向けた取り組み ~ トリチウムの確保戦略 ~2019

    • 著者名/発表者名
      松浦秀明
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ,原型炉起動時におけるトリチウムバランスの検討2019

    • 著者名/発表者名
      吉村暢也、松浦秀明、浦川知己、日渡良爾、染谷洋二、飛田健次
    • 学会等名
      ,第36回プラズマ・核融合学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Zrを用いた高温ガス炉用T製造Liロッドの検討~H/Zr比とZr水素吸蔵性能の関係~2019

    • 著者名/発表者名
      岡本亮, 松浦秀明, 古賀友稀, 菅沼拓朗, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
    • 学会等名
      本原子力学会「2019年春の年会」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高温ガス炉を用いた核変換と核融合炉燃焼の製造2019

    • 著者名/発表者名
      松浦秀明
    • 学会等名
      文部科学省「平成30 年度原子力人材育成等推進事業」、第5回原子力道場(国際原子力教育TVセミナー),
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高温ガス炉用T製造LiロッドにおけるZr装荷形状の検討~Zr非定常水素吸蔵特性~2018

    • 著者名/発表者名
      岡本亮, 松浦秀明, 古賀友稀, 菅沼拓朗, 片山 一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
    • 学会等名
      日本原子力学会九州支部「第37回研究発表講演会」,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] HTTR照射試験における粒状Zrを用いたT製造用Liロッドの性能評価法2018

    • 著者名/発表者名
      古賀友稀, 松浦秀明, 岡本亮, 菅沼拓朗, 片山 一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
    • 学会等名
      日本原子力学会九州支部「第37回研究発表講演会」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高温ガス炉におけるトリチウム封じ込め手法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      平安山大介, 片山 一成, 末松千里, 深田 智, 松浦秀明,
    • 学会等名
      日本原子力学会九州支部「第37回研究発表講演会」,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] HTTRを用いたLi装荷用ロッド照射試験及び粒状Zr性能評価方法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      古賀友稀, 松浦秀明, 岡本亮, 菅沼拓朗, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
    • 学会等名
      第35回 プラズマ・核融合学会 年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高温ガス炉トリチウム生産に向けたLiロッド模擬試験体トリチウム閉じ込め実験2018

    • 著者名/発表者名
      片山一成,末松千里,平安山大介,松浦秀明,深田智
    • 学会等名
      第35回 プラズマ・核融合学会 年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Li-Rod Structure in High-Temperature Gas-Cooled Reactor as a Tritium Production Device for Fusion Rreactors2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Matsuura, Ryo Okamoto, Yuki Koga, Takuro Suganuma, Kazunari Katayama, Teppei Otsuka, Minoru Goto, Shigeaki Nakagawa, Etsuo Ishitsuka, and Kenji Tobita
    • 学会等名
      The 30th Simposium on Fusion Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 粒状Zrを用いた高温ガス炉用T製造Liロッド構造の検討~Zrの非定常水素吸蔵特性~2018

    • 著者名/発表者名
      岡本亮, 松浦秀明, 古賀友稀, 菅沼拓朗, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 石塚悦男, 飛田健次
    • 学会等名
      日本原子力学会「2018年秋の大会」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高温ガス炉用LiロッドにおけるZrの重水素吸蔵特性2018

    • 著者名/発表者名
      菅沼拓朗, 松浦秀明, 岡本亮, 古賀友稀, 片山一成, 大塚哲平, 後藤実, 中川繁昭, 飛田健次
    • 学会等名
      核融合エネルギー連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Tritium Absorption and Permeation Behavior in Zr Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunari Katayama
    • 学会等名
      2018 Korea-Japan Tritium Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Tritium Confinement for Tritium Production in High-Temperature Gas-Cooled Reactor2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunari Katayama
    • 学会等名
      US/JA Workshop on Fusion Power Plants, Next Steps and Fusion Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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