| 研究概要 |
核融合炉の燃料となるトリチウムは自然界には殆ど存在しないため、核融含炉ブランケット内に装荷されるリチウムセラミックス(Li_2TiO_3)中のリチウム(Li)と中性子との核反応(6^Li(n,α)3H)により、自ら炉の中で生産しなければならない。核融合発電では高温・長時間の条件で使用されるため、Li_2TiO_3よりLiの蒸発及び核的燃焼に対する耐久性が高い等の材料特性が向上した材料が要求される。そこで、Li_2TiO_3よりLi添加量の大きい超リチウムイオン伝導体Li_<2+x>TiO_<3+y>とLi_4TiO_4の液相合成法の探索を行った。
リチウムエトキシド(LiO-C_2H_5)またはリチウムプロポキシド(LiO-i-C_3H_7)とテトラチタンプロポキシド(Ti(O-i-C_3H_7)4)をLiとTiの始発原料とし、Li_2TiO_3のLi_2O/TiO_2比であるLi_2O/TiO_2=1.00とLi量を多くしたLi_2O/TiO_2=2.00になるようにエタノール溶媒中で溶解混合後、加水分解を行ってゲル状態にし、水素雰囲気中にて合成を行った。得られた試料の結晶構造は、XRD及びICPによる分析を行った。
Li_2O/TiO_2=1.00の場合はLi_2TiO_3単-相、Li_2O/TiO_2=2.00の場合は、Liの始発原料としてLiO-i-C_3H_7を使用した際は少量Li_4TiO_4+Li_<2+x>TiO_<3+y>の二相混合物、また、LiO-C_2H_5を使用した際はLi_4TiO_4+Li_<2+x>TiO_<3+y>の二相混合物となり、超リチウムイオン伝導体Li<2+x>TiO_<3+y>とLi_4TiO_4の二相混合物の合成に成功した。しかしながらICP測定の結果では、LiO-i-C_3H_7を使用した際の合成後のLi_2O/TiO_2比は1.21であり、LiO-C_2H_5を使用した際も合成後のLi_2O/TiO_2比は1.97であったことから、合成過程においてLi成分が蒸発等により損失していることが分かる。
今後はよりLi成分が損失しない超リチウムイオン伝導体の合成法の探索を行うと共に、得られた粉末試料を核融合炉材料、電子・電気材料、Li同位体分離技術等、様々な研究分野で活用できるように成型する技術開発を行う。
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