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固体増殖材料の長期特性変化のマルチスケール/マルチフィジックスモデリング

研究課題

研究課題/領域番号 23246161
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関東京大学

研究代表者

田中 知  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10114547)

研究分担者 大矢 恭久  静岡大学, 理学部, 准教授 (80334291)
落合 謙太郎  日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (30370373)
谷川 尚  日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (70370426)
小田 卓司  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (40436556)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
47,450千円 (直接経費: 36,500千円、間接経費: 10,950千円)
2013年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2012年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2011年度: 31,200千円 (直接経費: 24,000千円、間接経費: 7,200千円)
キーワード核融合炉 / 固体増殖材料 / トリチウム / チタン酸リチウム / 照射損傷 / 分子動力学計算 / 量子力学計算 / 核融合 / ブランケット / 熱機械特性 / X線CT / ラマン分光 / 分子シミュレーション
研究成果の概要

核融合炉で想定される固体増殖材料の物性変化や照射損傷過程を研究し,以下のことがわかった.Li2TiO3において,表面における水素同位体の滞留量は,表面原子数の数10倍程度である.同じ結晶粒径の材料においても,表面の物理的・化学的状態の変化によって,数倍程度は滞留量が増減しうる.バルクでは,Li燃焼に伴い,滞留量の増加と拡散速度の低下が想定される.照射損傷としては,Li燃焼によるLi2O欠損とTiアンチサイト型欠陥が重要である.特にアンチサイト型欠陥は弾き出しによる生成が容易である一方で,材料物性に与える影響が大きい.その挙動や影響はこれまで十分に研究されておらず,今後詳細な検討が必要である.

報告書

(4件)
  • 2014 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 2013 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Influence of surface morphology and surface area on release behavior of hydrogen isotopes in LiNbO32014

    • 著者名/発表者名
      Deqiong Zhu, Takuji Oda, Satoru Tanaka
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 80 号: 11 ページ: 2797-2805

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2014.08.005

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Scanning Tunneling Microscopy and Molecular Dynamics Study of the Li2TiO3(001) Surface2013

    • 著者名/発表者名
      K. Azuma, C. Dover, D. Grinter, R. Grau-Crespo, N. Almora-Barrios, G. Thornton, T. Oda, S. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 号: 10 ページ: 5126-5131

    • DOI

      10.1021/jp3119549

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Release behavior of hydrogen isotopes thermally sorbed in Li2TiO3 single crystal2013

    • 著者名/発表者名
      D. Zhu, T. Oda, Y. Shono, S. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 442 号: 1-3 ページ: S437-S441

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2013.02.062

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles calculations for the surface termination of Li2TiO3(0 0 1) surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      K. Azuma, T. Oda, S. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 442 号: 1-3 ページ: S705-S709

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2013.02.058

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] THRESHOLD DISPLACEMENT ENERGIES IN TERNARY LITHIUM OXIDES2013

    • 著者名/発表者名
      Takuji Oda, Satoru Tanaka
    • 学会等名
      16th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM16)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2013-10-20 – 2013-10-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Atomic-scale study of the interaction between hydrogen and the Li2TiO3 (001) surface2011

    • 著者名/発表者名
      Kisaburo Azuma
    • 学会等名
      International Conference on Fusion Reactor Materials
    • 発表場所
      Charleston, USA
    • 年月日
      2011-10-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effects of tresshold displacement energies and recombination volumes on defect production by displacement cascade in LiAlO22011

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tsuchihira
    • 学会等名
      International Conference on Fusion Reactor Materials
    • 発表場所
      Charleston, USA
    • 年月日
      2011-10-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Modeling of temperature dependence of threshold displacement energy in Li2O by molecular dynamics simulation2011

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Kikuchi
    • 学会等名
      International Conference on Fusion Reactor Materials
    • 発表場所
      Charleston, USA
    • 年月日
      2011-10-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Multi-scale and multi-physics modeling of solid breeders2011

    • 著者名/発表者名
      Takuji Oda
    • 学会等名
      International Workshop of Ceramic Breeder Blanket Interaction
    • 発表場所
      Portland, USA
    • 年月日
      2011-09-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Study of surface morphology effects on hydrogen isotope behavior in ternary lithium ovides2011

    • 著者名/発表者名
      Zhu Deqiong
    • 学会等名
      International Workshop of Ceramic Breeder Blanket Interaction
    • 発表場所
      Portland, USA
    • 年月日
      2011-09-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Study of release behavior of hydrogen isotopes thermally absorbed in Li2TiO3 porous pellets

    • 著者名/発表者名
      D. Zhu, T. Oda, S. Tanaka
    • 学会等名
      4th Japan-China Workshop on Fusion-Related Tritium Science and Technology
    • 発表場所
      富山県富山市 富山県民会館
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Molecular dynamics simulation on threshold displacement energies in lithium metatitanate

    • 著者名/発表者名
      T. Oda, Y. Zhang, W. Weber, S. Tanaka
    • 学会等名
      2012 Computer Simulation of Radiation Effects in Solids
    • 発表場所
      Santa Fe, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2011-06-18   更新日: 2019-07-29  

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