| 研究課題/領域番号 |
09308017
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
核融合学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
山脇 道夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30011076)
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| 研究分担者 |
野田 健治 日本原子力研究所, 本部, 主任研究員
小野 双葉 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00011198)
山口 憲司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50210357)
小原 祥裕 日本原子力研究所, 核融合工学部, 主任研究員
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| キーワード | 核融合炉材料 / 表面ナノ領域 / 仕事関数 / 高温蒸発挙動 / 雰囲気制御 / 不定比層 / 高温ケルビン計 / 「その場」測定 |
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| 研究概要 |
本研究は、原子炉や核融合炉に代表される複合条件下での表面ナノ領域の、「その場的な」解明の要望に応えうる革新的新手法として、高温仕事関係測定法と雰囲気制御型クヌーセン質量分析法の併用システムを開発し、さらに本手法を適用することにより、表面効果が重要となる諸課題に対してミクロな機構論的解明を計ろうとするものであった。
まず本研究では、高温仕事関数測定装置について、ノイズの低減化、試料加熱温度の向上を図る改良を行った。一方クヌーセン質量分析計については、雰囲気ガス導入系を改良し、2種類のガスの混合導入を可能にするとともに、クヌーセンセル回りの改良により測定可能温度の向上(>1500℃)を図ることができた。装置の改良を受けて、セラミック増殖材(Li_4SiO_4、Li_2TiO_3、Li_2ZrO_3など)について、高温仕事関数測定装置と雰囲気制御型クヌーセン質量分析計を併用することにより、水素や水蒸気を添加した時の蒸発化学種や表面化学種の同定を行った。特にLi_4SiO_4、Li_2ZrO_3では、水素ガス導入の前後で高温蒸発挙動が有意に異なったものの、Li_2TiO_3、Li_2OやLiAlO_2ではそのような傾向はみられなかった。特に前者の材料群では、水素の導入/停止による酸素ポテンシャルの変化に追随して瞬時に仕事関数が変化することが明瞭に示された。このような挙動は、これらの材料において表面ナノ領域不定比層の生成を示唆しているものと考えられた。からの評価一方、高温蒸発実験の結果をもとにして、Li損失と温度の関係を、各Li系セラミックス増殖材料について評価した。計算の結果、Li損失の観点からは、LiAlO_2が最も有利で、Li_2ZrO_3、Li_2TiO_3、Li_4SiO_4についてはほぼ同程度であったものの、Li_2Oが最も劣ることを示した。
さらに、照射場での仕事関数測定が可能な装置体系を構築し、これをビーム照射装置に接続して仕事関数測定を試みた。さらに、表面物性である仕事関数を、バルク物性である電気伝導度と関連させて議論すべく、ゼーベック係数測定装置の構築を試みている。
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