| 研究領域 | 核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開 |
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| 研究課題/領域番号 |
19055002
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| 研究機関 | 富山大学 |
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研究代表者 |
波多野 雄治 富山大学, 水素同位体科学研究センター, 教授 (80218487)
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| 研究分担者 |
鳥養 祐二 富山大学, 水素同位体科学研究センター, 准教授 (80313592)
大矢 恭久 静岡大学, 理学部, 准教授 (80334291)
小田 卓司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (40436556)
中村 博文 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 (20354615)
朝倉 大和 核融合科学研究所, 安全管理センター, 教授 (00342642)
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| キーワード | 核融合 / トリチウム / 水素 / 放射性同位体 / 放射線 / 同位体効果 / 透過 / 除染 |
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| 研究概要 |
トリチウム(T)透過障壁として、Au膜およびZrO_2系酸化物膜の特性を評価した。フェライト鋼上に厚さ10μmのAu膜をめっきしたところ、573Kで約1/1000の透過抑制効果が得られたが、高温領域では抑制効果は減少した。一方、ゾルゲル法で成膜した厚さ約50nmのZrO_2層を基材とし、さらに厚さ約150nmの被覆層を形成したところ大きな抑制効果が発現し、透過速度が823Kで1/2000に減少した。並行して、可搬・高感度ファイバープローブ型分光装置および分析用チャンバーを用い、ラマン分光法による結晶構造解析を行った。今後、障壁効果と膜構造の関連を調べ、透過機構の解明と更なる性能向上を目指す。除染技術については一次閉じ込め材料であるオーステナイト鋼とプラズマ対向材料(PFM)であるタングステン(W)に重点を置いた。前者については、露点計を用いた水分管理の下で脱離挙動を調べ、大気中から真空中(10^<-6>Pa)という広い水蒸気分圧範囲においてTの脱離が拡散律速モデルで記述できることを見出し、除染処理及び廃棄物保管中のT挙動を予測する見通しを得た。Wについては、磁気軸受ターボ分子ポンプを用いて水素同位体滞留・脱離挙動解析装置を構築し、重水素(D)の脱離挙動に及ぼす炭素(C)同時照射の影響を調べた。Cを単独照射したのちD照射した場合はDの除染に900K以上での加熱が必要であったが、CとDを同時照射した場合には700K以下の温度で除染できるという興味深い結果を得た。加えて、PFMからのT脱離を実機(LHD)で評価するための、水素同位体モニタや丁水連続回収設備を設計した。以上のヤクロ挙動の研究と並行し、量子力学計算・分子動力学計算モンテカルロ法によりT挙動を解析・予測するモデルの構築も進めた。本年度は拡散モデルの構築に重点を置き、体心立方晶金属について同位体効果等を予測する見通しを得た。
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