トリチウムの透過漏洩と汚染・除染

2011 年度 研究成果報告書

• 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
• 研究課題/領域番号: 19055002
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 富山大学
• 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)
• 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) ; 赤丸 悟士 富山大学, 水素同位体科学研究センター, 助教 (10420324) ; 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) ; 田中 知 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10114547) ; 中村 博文 日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (20354615) ; 朝倉 大和 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (00342642)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• 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

研究概要

本研究の目的は、核融合炉システムからのトリチウム(T)漏洩を制御するための学術基盤構築である。鉄鋼材料配管を透過するTは元素状(HT)と内部被曝リスクが高い水蒸気状(HTO)に大別できるが、材料表面のFe水酸基濃度を低減すると水蒸気状でのT透過を抑制できることを見出した。また、複雑形状へ適用可能な湿式法による酸化物系透過抑制被膜形成技術の開発に取組み、透過速度を1/104に低減することに成功した。加えて、炉心材料が中性子照射を受けると著しくT蓄積量が増大することを見出し、照射欠陥と水素同位体の結合エネルギー等を定量的に評価すると共に、HやDに照射欠陥を占有させることでT除染効率を著しく向上できることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of ZrO_2 coatings on ferritic steel by wet-chemical methods as a tritium permeation barrier (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Hatano, K. Zhang, K. Hashizume
  • 雑誌名: Phys. Scr. 巻: T145 ページ: 014044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of deuterium retention for ion-irradiated and neutron-irradiated tungsten (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Oya, M. Shimada, M. Kobayashi, T. Oda, M. Hara, H. Watanabe, Y. Hatano, P. Calderoni, K. Okuno
  • 雑誌名: Phys. Scr. 巻: T145 ページ: 014050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of chromium oxide layer on surface tritium contamination of type 316 stainless steel (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ozeki, Y. Hatano, H. Taniguchi, M. Matsuyama
  • 雑誌名: Fusion Sci. Technol. 巻: 60 ページ: 1499
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of gaseous tritium recovery system applying commercially available membrane type dehumidifier (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Asakura, M. Tanaka, T. Uda, H. Ogawa, S. Takami, Y. Oya, K. Okuno, S. Fukada
  • 雑誌名: J. Nucl. Sci. Technol. 巻: 46 ページ: 641-647
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport of tritium in SS316 at moderate temperatures (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Naoe, Y. Torikai, R.-D. Penzhorn, K. Akaishi, K. Watanabe, M. Matsuyama
  • 雑誌名: Fusion Sci. Technol. 巻: 54 ページ: 515-518
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of neutron and ion irradiations on retention of hydrogen isotopes in tungsten (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Hatano
  • 学会等名: 15th Int. Conf. Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: チャールストン, 米国
  • 年月日: 2011-10-17
• [学会発表] Wet-chemical methods for fabrication of tritium permeation barrier coatings (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Hatano
  • 学会等名: 13th Int. Workshop Plasma-Facing Materials & Components for Fusion Applications and 1st Int. Conf. Fusion Energy Materials Science
  • 発表場所: ローゼンハイム, ドイツ
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] Strategy of energy development and progress of fusion research (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Tanaka
  • 学会等名: 3rd China-Japan Workshop on the Tritium and Breeding Blanket Technology
  • 発表場所: 昆明
  • 年月日: 2010-06-21
• [学会発表] Effect of permeation barrier on tritium leakage through metallic materials (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Oda
  • 学会等名: 9th Int. Symp. Fusion Nuclear Technology
  • 発表場所: 大連
  • 年月日: 2009-10-12
• [学会発表] Effect of welding and coating on deuterium permeation through F82H (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura
  • 学会等名: 14th Int. Conf. Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2009-09-09
• [図書] 日本金属学会第1分科会シンポジウム「核融合システムにおける材料開発課題-キーテクノロジーは何か-」テキスト (2010)
  • 著者名/発表者名: 波多野雄治
  • 出版者: 日本金属学会
• [備考]
  • URL: http://tritium.nifs.ac.jp/
• [産業財産権] 金属表面への被膜生成方法 (2009)
  • 発明者名: 波多野雄治、張 鯤
  • 権利者名: 富山大学
  • 産業財産権番号: 特許, 特願2009-166165
  • 出願年月日: 2009-07-14