| 研究課題/領域番号 |
21360458
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
林 巧 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (70354678)
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| 研究分担者 |
中村 博文 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (20354615)
磯部 兼嗣 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (00354613)
小林 和容 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (40354609)
大矢 恭久 静岡大学, 理学部, 准教授 (80334291)
奥野 健二 静岡大学, 理学部, 教授 (80293596)
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| キーワード | 構造・機能材料 / 水素同位体 / 界面・表面物性 / 同位体効果 / 金属透過 / トリチウム / 鉄 / 酸化膜 |
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| 研究概要 |
本研究は、金属-水界面での双方向水素移行挙動に関する同位体効果に焦点をあて、特に水状の水素同位体が金属界面でどのように振舞うのかを、高純度トリチウム(^3H)及び重水素と純鉄を用いた実験系と、数値計算機的手法を組み合わせて明らかにしようとするものである。
今年度は初年度であり、国内外の学会に参加して情報収集を計ると供に、全体計画を見直し、数値計算機的手法の検討については透過挙動解析に重点をおき、別途界面での水素同位体の存在状態分析の高度化を検討した。実験については、まず、金メッキを施した、酸化物層のない純鉄金属試験体を用い、内部から試験体を透過してきた水素同位体(^3H)が、金属-水界面でどのような化学形で水側へ移行するか調べた。一方、水側から金属試験体へ移行する水素同位体の挙動を調べるため、内部に金メッキを施した高温耐圧水容器を製作。又、^3H状態分析の準備を実施。以下に具体的成果を示す。
1.外表面に金メッキ(7mm厚)を施した純鉄配管試料容器を用い、容器内に封入した^3H(1kPa)の水中への移行挙動を約423Kにて、Arガスパージ下で化学形を弁別して測定した。
2.移行後の化学形は、通常の純鉄試験体ではほぼ100%水状であるが、金メッキ試料では明確に水素分子状の成分が増加した。本結果は1000ppm水蒸気パージ中への移行時と同傾向であり、界面に移行した^3Hは、水分子と同位体交換せずに他の水素同位体原子と再結合する割合が増加した。
3.金メッキによる界面酸素の低減により界面でトリチウムが酸素と相互作用できず、水分子との同位体交換が進まなかったと理解でき、移行化学形は金属界面の酸素に大きく影響されることが判明。
4.一方、酸化膜を形成した金属(ステンレス)表面における水素同位体捕捉挙動を、XPS、TDS、SEM、AFM等を用いて分析して酸素との結合状態を評価し、国際会議ICFRM-14にて報告した。
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