核融合炉ブランケットにおけるトリチウム挙動解明

2007 年度 実績報告書

• 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: 19055007
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 深田 智 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (50117230)
• 研究分担者: 寺井 隆幸 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90175472)
• キーワード: 核融合炉 / トリチウム / プランケット / 回収 / 透過 / 酸化膜 / 熱回収

研究概要

核融合炉ブランケットは、プラズマ炉心内で反応する重水素とトリチウムから発生した中性子から、ブランケットに挿入したリチウム増殖材でトリチウム増殖させる他、トリチウムと同時に発生する熱の回収、核反応で生じるγ線防護の重要な役割をはたすべく設計されなければならず、核融合と社会との重要な接点になっている。ブランケット内で発生するごく微量のトリチウムを実効トリチウム増殖率1.05で増殖するためには、発生したトリチウムを99.9%以上の回収率で、金属壁を透過しやすい性質を持つトリチウム透過を通常の1/1000まで減衰させる防止膜の開発など多くの課題を達成して始めて、一ブランケットとしての機能が達成できる。本特定領域「核融合トリチウム」のブランケット研究班では、この目標達成のため、ブランケットートリチウム研究を二つの班に分け、B1班でシステム工学的な観点で、トリチウム移行挙動をマクロな物質収支とミクロな吸着、反応、同位体交換の速度式で解析し、原子炉照射で発生するトリチウム移行挙動の実験結果と比較検討した。特定領域研究初年度は、班内の九大とJAEAのグループによる研究討論会を開催するとともに、ミクロなトリチウムー材料相互作用を検討するB2班との合同検討会を開催し、問題点の抽出、現状技術の共有、目標達成のための新規課題の抽出などの検討をおこなった。B2班での研究項目は、固体リチウム酸化物の酸素不定比性安定化の実験研究、LiやFlibe液体増殖材の東大炉での照射実験によるトリチウム放出挙動実験とトリチウム漏洩阻止膜の実験検討であり、合同検討会で各性能について検討された。
さらに、他のA班の炉心トリチウム挙動研究グループおよび、C班の炉外トリチウム挙動研究グループとの共同検討会(10月、2月、3月)を共催し、核融合炉トリチウム移行挙動把握と効果的トリチウム回収についての検討をおこなった。

研究成果

• [雑誌論文] Recovery of tritium from Flibe blanket in fusion reactor (2007)
  • 著者名/発表者名: S., Fukada・K., Katayama・T., Terai・A., Sagara
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 52 ページ: 677-681
  • 査読あり
• [雑誌論文] Erosion behavior of carbon deposition layers formed by hydrogen plasma sputtering (2007)
  • 著者名/発表者名: T., Okamura・K., Katayama・K., Imaoka・Y., Uchida・M., Nishikawa・S., Fukada
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 52 ページ: 645-648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incorporation of hydrogen in carbon-tungsten co-deposition layer formed by hydrogen plasma sputtering (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Katayama・T., Okamura・K., Imaoka・M., Sasaki・Y., Uchida・M., Nishikawa・S., Fukada
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 52 ページ: 640-644
  • 査読あり
• [雑誌論文] Verification to recover tritium in neutron-irradiated Li by Y plate (2007)
  • 著者名/発表者名: S., Fukada・M., Kinoshita・Y., Maeda・T., Muroga
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 82 ページ: 2152-2157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reaction rate of beryllium with fluorine ion for Flibe redox control (2007)
  • 著者名/発表者名: S., Fukada・M., F., Simpson・R., A., Anderl・J., P., Sharpe・K., Katayama・G., R., Smolik・Y., Oya・T., Terai・K., Okuno・Y., Hatano・D., A., Petti・S., Tanaka・D., K., Sze・A., Sagara
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Maaterials 367-370 ページ: 1190-1196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of surface water vapor on release behavior of bred tritium from Li_2TiO_3 (2007)
  • 著者名/発表者名: M., NIishikawa・T., Kinjyo・N., Yamashita・T., Kyama・S., Fukada
  • 雑誌名: Proceedings of 14th International workshop on ceramic breeder blanket interaction ページ: 1-10
• [雑誌論文] レーザー核融合炉トリチウム増殖燃料サイ-クル系について (2007)
  • 著者名/発表者名: 深田智
  • 雑誌名: 核融合工学部会部会報 14 ページ: 44-47
• [学会発表] Effect of clustered water on diffusion coefficient of water and proton conductivity in Nafion (2007)
  • 著者名/発表者名: Y., Mamiya・H., Takata・S., Hatakenaka・K., Murakami・M., Nishikawa・S., Fukada
  • 学会等名: European Fuel Cell Technology & Applications
  • 発表場所: Roma, Italy
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] Hydrogen retention in deposition layers formed from type 316 stainless steel (2007)
  • 著者名/発表者名: Y., Uchida・K., Katayama・T., Okamura・K., Imaoka・M., Nishikawa・S., Fukada
  • 学会等名: 9th Cross Straits Symposium on Materials, Energy and Environmental Sciences(CSS)
  • 発表場所: Pohang, Korea
  • 年月日: 2007-11-21
• [学会発表] Permeation of hydrogen isotope and tritium recovery system in liquid Li-Pb blanket (2007)
  • 著者名/発表者名: Y., Edao・Y., Maeda・S., Fukada
  • 学会等名: The 9th Cross Strait Symposium on Materials, Energy, and Environmental Sciences
  • 発表場所: Pohang, Korea
  • 年月日: 2007-11-21
• [学会発表] The effect of water on tritium release behavior from solid breeder candidate (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Suematsu・M., Nishikawa・S., Fukada・T., Kinjyo・T., Koyama・N., Yamashita
  • 学会等名: 9th Cross Straits Symposium on Materials, Energy and Environmental Sciences
  • 発表場所: Pohang, Korea
  • 年月日: 2007-11-21
• [学会発表] 水素プラズマによるステンレス鋼の堆積層形成と水素捕捉に関する研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田勇太, 片山一成, 深田智, 西川正史
  • 学会等名: 日本原子力学会 秋の年会
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] 液体リチウム鉛ブランケツトにおける水素同位体挙動 (2007)
  • 著者名/発表者名: 枝尾祐希、前田泰、深田智
  • 学会等名: 日本原子力学会 秋の年会
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 2007-09-27
• [学会発表] Concentration profile of tritium penetrated into concrete wall (2007)
  • 著者名/発表者名: H., Takata・K., Furuichi・M., Nishikawa・S., Fukada・K., Katayama・T., Toshiharu・T., Hayashi・K., Kobayashi・H., Namba
  • 学会等名: 8th International Conhference on Tritium Science and Technology
  • 発表場所: Rochester, NY, USA
  • 年月日: 2007-09-18
• [学会発表] The effect of water on tritium release behavior from solid breeder candidate (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Suematsu・M., Nishikawa・S., Fukada・T., Kinjyo・T., Koyama・N., Yamashita
  • 学会等名: 8th International Conhference on Tritium Science and Technology
  • 発表場所: Rochester, NY, USA
  • 年月日: 2007-09-18
• [学会発表] Hydrogen retention in deposition layers formed from type 316 stainless steel (2007)
  • 著者名/発表者名: Y., Uchida・K., Katayama・T., Okamura・K., Imaoka・M., Nishikawa・S., Fukada
  • 学会等名: 8th International Conhference on Tritium Science and Technology
  • 発表場所: Rochester, NY, USA
  • 年月日: 2007-09-17
• [学会発表] Tritium Recovery System for Li-Pb Loop of Inertial Fusion Reactor (2007)
  • 著者名/発表者名: S., Fukada・Y., Edao・Y., Maeda・T., Norimatsu
  • 学会等名: 4the IAEA Technical Meeting on Physics and Technology of IFE Targets and Chambers
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2007-09-13
• [学会発表] Rate of Solution and Diffusion of Hydrogen Lsotopes in Li-Pb (2007)
  • 著者名/発表者名: Y., Maeda・Y., Edao・S., Fukada
  • 学会等名: 3rd Korea-Japan Joint Summer School
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2007-08-27
• [学会発表] Effect of surface adsorbed water on tritium release behavior (2007)
  • 著者名/発表者名: T., Koyama^*・M., Nishikawa・S., Fukada・T., Kinjyo・N., Yamashita・K., Suematsu
  • 学会等名: The 3rd Korea-Japan Joint Summer School participants(JSS3)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2007-08-27
• [学会発表] 液体リチウムにおける水素同位体の回収に関する研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 前田泰、枝尾祐希、深田智
  • 学会等名: 原子力学会 春の年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-03-28
• [備考]
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K001210/index.html