| 研究課題/領域番号 |
05555186
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
杉本 克久 東北大学, 工学部, 教授 (80005397)
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| 研究分担者 |
赤尾 昇 東北大学, 工学部, 助手 (80222503)
原 信義 東北大学, 工学部, 助教授 (40111257)
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| 研究期間 (年度) |
1993 – 1994
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| キーワード | 溶存水素センサー / TiO_2単結晶 / 貴金属合金 / 高温高圧水 / イオンビームスパッタ蒸着法 |
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| 研究概要 |
沸騰水型原子炉では、冷却水系のステンレス鋼製機器・配管の応力腐食割れを防止する目的で、冷却水中への水素注入が実施されるようになっており、これに伴って水中の溶存水素(dissolved hydrogen;DH)濃度を計測するためのDHセンサーが必要とされている。本研究では、貴金属合金をゲート電極に用いるTiO_2ショットキーダイオードを利用した高温高圧水用DHセンサーを開発を試み、以下の成果を得た。
(1)貴金属合金ゲートダイオードの作製とDH応答特性の評価:Nb_2O_5添加TiO_2単結晶を半導体に、Pd-Ag、Pd-Au、Pd-Pt系の合金薄膜をゲートに用いてショットキーダイオードを作製し、DH応答特性を298Kにおいて調べた。その結果、Pd-30〜40%Ag合金は広いDH範囲に渡って高いDH感受性を示し、かつ水素脆化に対する耐性を有することが分かった。
(2)高温高圧水中における合金ゲートの耐食性および耐久性の評価:サファイア基板上に各種合金薄膜を形成し、温度573Kまでの高温高圧水中における浸漬腐食試験と電気化学的分極測定を行った。耐食性はPd-Pt系の合金が最も優れているが、Pd-30〜40%Ag合金も良好な耐食性を有することが分かった。
(3)高温高圧水用DHセンサーの作製と特性評価:Pd-35at%Ag合金膜をゲートに用いた高温高圧水用DHセンサーを試作し、298〜573Kの範囲の各温度におけるDH応答特性を調べた。また、溶液のpHの影響および長期間耐久性について検討した。その結果、いずれの温度においても直線的なDH応答が得られること、溶液のpHの影響は小さいこと、および溶液に長期間侵漬してもセンサーは安定であるが、応答速度は低下すること、などが分かった。
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