核融合炉ブランケット用機能性薄膜の液体リチウム鉛中水素同位体透過機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25820435
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 静岡大学 (2014); 東京大学 (2013)
• 研究代表者: 近田 拓未 静岡大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (20614366)
• 研究協力者: 毛 偉 ; 佐藤 竜樹
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: トリチウム / 水素 / 透過 / リチウム鉛 / 薄膜 / 酸化エルビウム

研究成果の概要

核融合炉ブランケットにおける燃料生成・回収システムからのトリチウム透過損失を低減する研究として、鋼材上に成膜した酸化エルビウム薄膜試料を用いてリチウム鉛に接した状態で重水素透過試験を実施し、液体ブランケット環境におけるトリチウム透過低減被覆中の水素同位体透過挙動および化学挙動を調べた。液体リチウム鉛の存在によって気相とは異なる透過挙動が明らかになったことに加えて、酸化エルビウム薄膜上に作製した保護層による防食効果について知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrogen isotope in erbium oxide: Adsorption, penetration, diffusion, and vacancy trapping (2015)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Hiroyuki Matsuzaki
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 92 ページ: 35-40
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2015.01.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] SiC coating as hydrogen permeation reduction and oxidation resistance for nuclear fuel cladding (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Usui, Akihiko Sawada, Masaki Amaya, Akihiro Suzuki, Takumi Chikada, Takayuki Terai
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: 印刷中 号: 10 ページ: 1318-1322
  • DOI: 10.1080/00223131.2015.1020901
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tritium permeation experiments using reduced activation ferritic/martensitic steel tube and erbium oxide coating (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Masashi Shimada, Robert J. Pawelko, Takayuki Terai, Takeo Muroga
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 89 号: 7-8 ページ: 1402-1405
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.01.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles study of hydrogen adsorption and permeation in reconstructed cubic erbium oxide surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 89 号: 7-8 ページ: 1294-1298
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.01.074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorption of H atoms on cubic Er2O3 (001) surface: A DFT study (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Kenichiro Shimura, Akihiro Suzuki, Kenji Yamaguchi, Takayuki Terai
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 443 号: 1-3 ページ: 555-561
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2013.08.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energetics and diffusion of hydrogen in α-Al2O3 and Er2O3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Kenichiro Shimura, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 88 号: 9-10 ページ: 2646-2649
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2013.05.092
  • 査読あり
• [学会発表] LHD17サイクルに導入したタングステンにおける不純物堆積層と水素同位体滞留能変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大矢 恭久、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、時谷 政行、吉田 直亮、渡邊 英雄、信田 祐二、波多野 雄治、増崎 貴、近田 拓未
  • 学会等名: 日本原子力学会2015年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス（日立市）
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [学会発表] リチウム鉛を介した酸化エルビウム薄膜中の重水素透過挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 近田 拓未、湯山 健太、佐藤 美咲、李 小椿、大矢 恭久
  • 学会等名: 日本原子力学会2015年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス（日立市）
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [学会発表] タングステンにおける重水素透過挙動におよぼす照射欠陥分布影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植村 有希、桜田 翔大、藤田 啓恵、李 小椿、佐藤 美咲、湯山 健太、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: 日本原子力学会2015年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス（日立市）
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [学会発表] 茶樹における放射性セシウムおよびトリチウムの移行・溶出挙動に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 湯山 健太、佐藤 美咲、近田 拓未、大矢 恭久、鴨志田 瑞穂
  • 学会等名: 第16回「環境放射能」研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（つくば市）
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-11
• [学会発表] 中性子照射したタングステンにおける照射欠陥分布と水素同位体滞留挙動に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田 啓恵、佐藤 美咲、湯山 健太、Xiao-Chun Li、波多野 雄治、外山 健、太田 雅之、落合 謙太郎、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所学術講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所（大阪府泉南郡熊取町）
  • 年月日: 2015-01-28 – 2015-01-29
• [学会発表] Effect of heating temperature on hydrogen isotope retention behavior for helium implanted tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Naoko Ashikawa, Akio Sagara, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ（静岡市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] Study on the tritium transfer dynamics in the plasma device (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Masao Matsuyama, Masanori Hara, Akio Sagara, Masahiro Tanaka, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ（静岡市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] Effect of helium implantation on deuterium permeation behavior in tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, M. Sato, K. Yuyama, X. Li, Y. Hatano, N. Yoshida, T. Chikada, Y. Oya
  • 学会等名: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ（静岡市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] Annealing effect on deuterium retention and release behavior in iron ion irradiated tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: Syodai Sakurada, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiao-Chun Li, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Naoaki Yosida, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ（静岡市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] Molecular dynamics study of the diffusion properties of H in bcc Fe (2014)
  • 著者名/発表者名: Xiao-Chun Li, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ（静岡市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] タングステンにおける重水素透過挙動に及ぼすヘリウム照射影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 植村 有希、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、波多野 雄治、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: Plasma Conference 2014／プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] 欠陥導入タングステン中の重水素滞留挙動に及ぼす熱アニーリング影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桜田 翔大、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、近藤 創介、吉田 直亮、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: Plasma Conference 2014／プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] 中性子照射したタングステンにおける照射欠陥分布と重水素滞留挙動の相関 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田 啓恵、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、波多野 雄治、外山 健、太田 雅之、落合 謙太郎、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: Plasma Conference 2014／プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Dynamics for HT and HTO recovery through water bubbler and CuO catalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Masanori Hara, Yuji Hatano,
  • 学会等名: 21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
  • 発表場所: Disneyland Hotel, Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-13
• [学会発表] Effect of heat treatment on hydrogen isotope and helium retention behavior for tungsten and C+ implanted tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Naoko Ashikawa, Akio Sagara, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
  • 発表場所: Disneyland Hotel, Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-13
• [学会発表] Deuterium Retention and Permeation Kinetics in Iron-Irradiated Tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
  • 発表場所: Disneyland Hotel, Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-13
• [学会発表] Hydrogen isotope retention behavior for ion damaged W at higher temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Long Zhang, Xiaochun Li, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Yuji Hatano, Hideo Watanabe, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada
  • 学会等名: NuMat 2014
  • 発表場所: Hilton hotel in Clearwater, Florida, U.S.A.
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-30
• [学会発表] D desorption behavior for Fe2+ damaged W with various damage concentrations (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Long Zhang, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Yuji Hatano, Hideo Watanabe, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada
  • 学会等名: 28th Symposium on Fusion Technology
  • 発表場所: Kursaal Congress Center, San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-03
• [学会発表] Deuterium permeation in erbium oxide coating and RAFM steel via liquid Li-Pb alloy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Freimut Koch, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 28th Symposium on Fusion Technology
  • 発表場所: Kursaal Congress Center, San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-03
• [学会発表] D retention and desorption behavior for ion damaged W at higher temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Long Zhang, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Yuji Hatano, Hideo Watanabe, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada
  • 学会等名: 12th Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering
  • 発表場所: Azarea, Shizuoka, Japan
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Hydrogen migration mechanism in erbium oxide coatings for tritium permeation barrier (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 12th Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering
  • 発表場所: Azarea, Shizuoka, Japan
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] バブラーとCuO触媒を用いたトリチウム回収ダイナミックス (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 美咲、湯山 健太、原 正憲、波多野 雄治、近田 拓未
  • 学会等名: 2014日本放射化学会年会／第58回放射化学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス（名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 茶樹中における放射性セシウムおよびトリチウムの移行挙動の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 湯山 健太、佐藤 美咲、鴨志田 瑞穂、一家 崇志、森田 明雄、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: 2014日本放射化学会年会／第58回放射化学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス（名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Hydrogen permeation barriers for advanced energy systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 13th International Conference on Global Research and Education / Inter-Academia 2014
  • 発表場所: Riga Technical University, Riga, Latvia
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] Hydrogen isotope permeation mechanism in erbium oxide coatings (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Wei Mao, Ryuju Sato, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • 学会等名: 12th International Workshop on Hydrogen Isotopes in Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: University of Toyama, Toyama, Japan
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [学会発表] Coating technology for tritium permeation barriers in fusion systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada
  • 学会等名: Monaco Iter International Fusion Energy Days 2013
  • 発表場所: Grimaldi Forum Monaco, Monaco
  • 招待講演
• [学会発表] Future path for the development of tritium permeation barrier in fusion systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Takeo Muroga
  • 学会等名: 10th International Conference on Tritium Science and Technology
  • 発表場所: Nice Acropolis congress centre, Nice, France
• [学会発表] Hydrogen diffusion along grain boundaries in erbium oxide coatings (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • 学会等名: 16th International Conference on Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: Capital Hotel, Beijing, China
• [学会発表] Hydrogen isotope in erbium oxide: Adsorption, penetration, diffusion, and vacancy trapping (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • 学会等名: 16th International Conference on Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: Capital Hotel, Beijing, China
• [学会発表] Effects of grain boundary on hydrogen isotope diffusion in erbium oxide for tritium permeation barrier (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, and Takayuki Terai
  • 学会等名: Materials Modeling and Simulation for Nuclear Fuels Workshop 2013
  • 発表場所: University of Chicago Gleacher Center, Chicago, U.S.A.
• [学会発表] Measurement of hydrogen isotope concentration in erbium oxide coatings (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryuju Sato, Takumi Chikada, Hiroyuki Matsuzaki, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Kazuyoshi Sugiyama, Hans Maier
  • 学会等名: 11th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
  • 発表場所: Palau de Congressos de Barcelona, Barcelona, Spain
• [学会発表] First-principles study of hydrogen adsorption and permeation in the reconstructed cubic erbium oxide (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • 学会等名: 11th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
  • 発表場所: Palau de Congressos de Barcelona, Barcelona, Spain
• [学会発表] Tritium permeation experiments using reduced activation ferritic/martensitic steel tube and erbium oxide coating (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Masashi Shimada, Robert J. Pawelko, Takayuki Terai, Takeo Muroga
  • 学会等名: 11th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
  • 発表場所: Palau de Congressos de Barcelona, Barcelona, Spain
• [学会発表] Recent progress on the development of erbium oxide coatings for tritium permeation barrier (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Takeo Muroga
  • 学会等名: 17th IEA International Workshop on the Ceramic Breeder Blankets: Ceramic Breeder Blanket Interactions
  • 発表場所: IREC, Barcelona, Spain
• [学会発表] Hydrogen diffusion along grain boundaries in erbium oxide coating (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Kenji Yamaguchi
  • 学会等名: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • 発表場所: 八戸工業大学（青森県）
• [学会発表] トリチウム透過防止膜用酸化エルビウム薄膜中の水素分布の測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤竜樹、近田拓未、杉山一慶、松崎浩之、鈴木晶大、寺井隆幸、Hans Maier
  • 学会等名: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • 発表場所: 八戸工業大学（青森県）
• [学会発表] F82H管材および酸化エルビウム薄膜中の低分圧トリチウム透過挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 近田拓未、島田雅、Robert J. Pawelko、寺井隆幸、室賀健夫
  • 学会等名: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • 発表場所: 八戸工業大学（青森県）
• [備考] 静岡大学教員データベース
  • URL: https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=11119&l=0
• [備考] researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/takumichikada/
• [備考] researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/takumichikada/?lang=japanese