スピンゼーベック素子の耐放射線特性

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05126
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 岡安 悟 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (50354824)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: スピントロニクス / スピンゼーベック効果 / 照射効果 / 原子力電池

研究成果の概要

スピンゼーベック効果(SSE)素子の耐放射線特性について、重イオン、γ線、電子線に対して調べた。SSE起電力や磁化、電気抵抗といった物性評価の結果から、それぞれの放射線に対するSSE素子の耐放射線限界について明らかにした。この結果からSSE素子は優れた耐放射線特性を有することが示され、これを利用した熱電発電が放射線環境下でのスピントロニクス応用として有効であると明らかにした。これを踏まえ、SSE素子を用いた原子力分野での応用を提案し、「原子力電池、原子力電池システム、特願2019-215282」及び「熱電変換システム、熱電変換方法、特願2019-215283」という2つの特許として出願した。

自由記述の分野

超伝導、照射効果、スピントロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において、スピンゼーベック効果を用いた熱電発電が様々な放射線環境下でも有効に機能することを示した。それによってスピンとニクスの原子力分野への応用展開の道筋を示した。具体的には「放射性核種を限定しない原子力電池」や「使用済み燃料保管庫での熱電発電」といった新しい原子力応用である。前者は深宇宙探索や深海探索への利用が期待でき、後者は非常時の緊急用電源の確保に利用可能で原子力のより安全な利用に資するものである。