| 研究課題/領域番号 |
15K14284
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
長坂 琢也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (40311203)
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| 研究分担者 |
田中 照也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30353444)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 金属精製 |
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| 研究実績の概要 |
(1)高精製金属バナジウムの溶製と不純物分析
核融合炉用に開発された低放射化バナジウム合金共通試料（V-4Cr-4Ti合金）NIFS-HEATに使用されている工業製品の高純度メタバナジン酸アンモニウムを出発材料とした。これをアルカリ溶解、ろ過、アンモニウム化沈殿により追加で精製した。追加精製を1回または2回行った。このうち、1回精製品を煆焼し五酸化バナジウムとした。五酸化バナジウムをアルミテルミット還元してAl-V合金とした後、真空中電子ビーム溶解で最終的に2 kgの高精製金属バナジウムを得た。
長半減期の放射性核種を精製するAl, Mo不純物濃度の低下に成功した。このうち、Al減少は電子ビーム溶解中の蒸発によるもので、既に知られた挙動であり、新規性は無い。一方、Moについては本研究で新たに試みた追加精製により、15 wppmから3.6 wppmまで、すなわち1/4に低減できることを初めて実証した。さらに、還元前の五酸化バナジウムの段階ではMo濃度のV中換算等量は0.46 wppm及び< 0.2 wppmであることから、さらなる低減の可能性も示された。一方で、合金の機械特性を劣化させるO不純物が従来の5倍となってしまった。O不純物を増加させないで放射化不純物を下げる技術の確立が必要である。
(2)低Ti濃度合金の作製及び基本特性の評価
Tiは機械特性を劣化させるO不純物をTi-O析出物として無害化する役割があるため、上記のとおりO不純物が5倍となってしまった状況では、低Ti化はできない。そこで、合金の評価よりもO不純物の混入減の特定に集中した。その結果、O不純物汚染はアルミテルミット還元の段階で起こっており、還元のための反応容器を変えることによってAl-V合金の段階でO不純物汚染が抑えられることを確認した。今後はこのAl-V合金を用いて再度高精製金属バナジウムを製作する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究では、放射化の大きいいくつかの金属不純物と、機械特性を劣化させる非金属不純物の低減が両立して初めて目的が達成できる。金属バナジウム試作の段階で、前者においては極めて良い結果が得られたものの、想定外の非金属不純物汚染が起こったため、後者と両立させることはできなかった。その改善の見通しは得られたものの、原因の特定のため追加的な分析試験と不純物の輸送の検討に時間を要し、本格的な核融合炉用合金試作までは達しなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
既に低放射化不純物、低O濃度を両立させるバナジウム製作工程について見通しを得ているので、早急に高精製金属バナジウムを製作し、さらに低濃度Ti合金を試作する。平成27年度に予定していた基本特性の評価に加え、平成28年度に予定していた揮発性不純物の除去に関する研究についても実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成27年度に予定していた高純度合金の試作が終了せず、平成28年度に持ち越したため、合金試料保管用ユニパック（試料袋）が不要となり購入しなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成28年度6月頃に高純度合金試作実施を予定しているので、上記物品購入の際の費用に充てる。
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