核融合炉ブランケット用機能性薄膜の液体リチウム鉛中水素同位体透過機構の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25820435
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 近田 拓未 静岡大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (20614366)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: トリチウム / 透過 / 薄膜 / リチウム鉛

研究実績の概要

本研究の目的は、高効率の液体リチウム鉛ブランケットシステムの構築に向けて、重要課題であるトリチウム透過と構造材料の腐食を機能性被覆によって低減する技術に関して、液体リチウム鉛を介した水素同位体透過試験を通して、液体ブランケット環境における機能性被覆中の水素透過機構および化学挙動との関係を明らかにすることである。
最終年度となる二年度目は、前年度に構築した液体リチウムを介した水素同位体透過装置を用い、酸化エルビウム被覆試料および酸化エルビウム被覆表面をさらに鉄で保護した複層膜試料について重水素透過試験を実施した。リチウム鉛を導入していない気相状態の透過と比較すると、リチウム鉛に接した場合に透過係数が減少し、透過の活性化エネルギーが増加する結果が得られた。これは、被覆試料中の透過に加えて、リチウム鉛における重水素の溶解熱および拡散の活性化エネルギーが寄与していることを示唆している。複層膜試料に関しては、これまで単層膜での腐食が確認されている温度以上での長期間の透過試験中において、被覆の劣化による透過の上昇は見られなかった。これは、最表面の鉄薄膜のリチウム鉛共存性に由来するものと推測され、酸化エルビウム被覆の防食に効果的であることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrogen isotope in erbium oxide: Adsorption, penetration, diffusion, and vacancy trapping (2015)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Hiroyuki Matsuzaki
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 92 ページ: 35-40
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2015.01.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] SiC coating as hydrogen permeation reduction and oxidation resistance for nuclear fuel cladding (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Usui, Akihiko Sawada, Masaki Amaya, Akihiro Suzuki, Takumi Chikada, Takayuki Terai
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1080/00223131.2015.1020901
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tritium permeation experiments using reduced activation ferritic/martensitic steel tube and erbium oxide coating (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Masashi Shimada, Robert J. Pawelko, Takayuki Terai, Takeo Muroga
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 89 ページ: 1402-1405
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.01.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles study of hydrogen adsorption and permeation in reconstructed cubic erbium oxide surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 89 ページ: 1294-1298
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.01.074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of hydrogen isotope concentration in erbium oxide coatings (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryuju Sato, Takumi Chikada, Hiroyuki Matsuzaki, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Kazuyoshi Sugiyama
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 89 ページ: 1375-1379
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.01.074
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrogen diffusion along grain boundaries in erbium oxide coatings (2014)
  • 著者名/発表者名: Wei Mao, Takumi Chikada, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 455 ページ: 360-365
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.01.074
  • 査読あり
• [学会発表] LHD17サイクルに導入したタングステンにおける不純物堆積層と水素同位体滞留能変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大矢 恭久、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、時谷 政行、吉田 直亮、渡邊 英雄、信田 祐二、波多野 雄治、増崎 貴、近田 拓未
  • 学会等名: 日本原子力学会2015年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス（日立市）
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [学会発表] リチウム鉛を介した酸化エルビウム薄膜中の重水素透過挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 近田 拓未、湯山 健太、佐藤 美咲、李 小椿、大矢 恭久
  • 学会等名: 日本原子力学会2015年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス（日立市）
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [学会発表] タングステンにおける重水素透過挙動におよぼす照射欠陥分布影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植村 有希、桜田 翔大、藤田 啓恵、李 小椿、佐藤 美咲、湯山 健太、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: 日本原子力学会2015年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス（日立市）
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [学会発表] 茶樹における放射性セシウムおよびトリチウムの移行・溶出挙動に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 湯山 健太、佐藤 美咲、近田 拓未、大矢 恭久、鴨志田 瑞穂
  • 学会等名: 第16回「環境放射能」研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（つくば市）
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-11
• [学会発表] 中性子照射したタングステンにおける照射欠陥分布と水素同位体滞留挙動に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田 啓恵、佐藤 美咲、湯山 健太、Xiao-Chun Li、波多野 雄治、外山 健、太田 雅之、落合 謙太郎、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所学術講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所（大阪府泉南郡熊取町）
  • 年月日: 2015-01-28 – 2015-01-29
• [学会発表] Effect of heating temperature on hydrogen isotope retention behavior for helium implanted tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Naoko Ashikawa, Akio Sagara, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ（静岡市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] Study on the tritium transfer dynamics in the plasma device (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Masao Matsuyama, Masanori Hara, Akio Sagara, Masahiro Tanaka, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ（静岡市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] Effect of helium implantation on deuterium permeation behavior in tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, M. Sato, K. Yuyama, X. Li, Y. Hatano, N. Yoshida, T. Chikada, Y. Oya
  • 学会等名: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ（静岡市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] Annealing effect on deuterium retention and release behavior in iron ion irradiated tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: Syodai Sakurada, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiao-Chun Li, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Naoaki Yosida, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ（静岡市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] Molecular dynamics study of the diffusion properties of H in bcc Fe (2014)
  • 著者名/発表者名: Xiao-Chun Li, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 静岡大学超領域研究推進本部第4回国際シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ（静岡市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] タングステンにおける重水素透過挙動に及ぼすヘリウム照射影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 植村 有希、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、波多野 雄治、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: Plasma Conference 2014／プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] 欠陥導入タングステン中の重水素滞留挙動に及ぼす熱アニーリング影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桜田 翔大、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、近藤 創介、吉田 直亮、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: Plasma Conference 2014／プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] 中性子照射したタングステンにおける照射欠陥分布と重水素滞留挙動の相関 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田 啓恵、佐藤 美咲、湯山 健太、李 小椿、波多野 雄治、外山 健、太田 雅之、落合 謙太郎、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: Plasma Conference 2014／プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Dynamics for HT and HTO recovery through water bubbler and CuO catalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Masanori Hara, Yuji Hatano,
  • 学会等名: 21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
  • 発表場所: Disneyland Hotel, Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-13
• [学会発表] Effect of heat treatment on hydrogen isotope and helium retention behavior for tungsten and C+ implanted tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Naoko Ashikawa, Akio Sagara, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
  • 発表場所: Disneyland Hotel, Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-13
• [学会発表] Deuterium Retention and Permeation Kinetics in Iron-Irradiated Tungsten (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
  • 発表場所: Disneyland Hotel, Anaheim, U.S.A.
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-13
• [学会発表] Hydrogen isotope retention behavior for ion damaged W at higher temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Long Zhang, Xiaochun Li, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Yuji Hatano, Hideo Watanabe, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada
  • 学会等名: NuMat 2014
  • 発表場所: Hilton hotel in Clearwater, Florida, U.S.A.
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-30
• [学会発表] D desorption behavior for Fe2+ damaged W with various damage concentrations (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Long Zhang, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Yuji Hatano, Hideo Watanabe, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada
  • 学会等名: 28th Symposium on Fusion Technology
  • 発表場所: Kursaal Congress Center, San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-03
• [学会発表] Deuterium permeation in erbium oxide coating and RAFM steel via liquid Li-Pb alloy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Xiaochun Li, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai, Freimut Koch, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 28th Symposium on Fusion Technology
  • 発表場所: Kursaal Congress Center, San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-03
• [学会発表] D retention and desorption behavior for ion damaged W at higher temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhisa Oya, Misaki Sato, Kenta Yuyama, Long Zhang, Sosuke Kondo, Tatsuya Hinoki, Yuji Hatano, Hideo Watanabe, Naoaki Yoshida, Takumi Chikada
  • 学会等名: 12th Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering
  • 発表場所: Azarea, Shizuoka, Japan
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Hydrogen migration mechanism in erbium oxide coatings for tritium permeation barrier (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 12th Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering
  • 発表場所: Azarea, Shizuoka, Japan
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] バブラーとCuO触媒を用いたトリチウム回収ダイナミックス (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 美咲、湯山 健太、原 正憲、波多野 雄治、近田 拓未
  • 学会等名: 2014日本放射化学会年会／第58回放射化学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス（名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 茶樹中における放射性セシウムおよびトリチウムの移行挙動の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 湯山 健太、佐藤 美咲、鴨志田 瑞穂、一家 崇志、森田 明雄、近田 拓未、大矢 恭久
  • 学会等名: 2014日本放射化学会年会／第58回放射化学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス（名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Hydrogen permeation barriers for advanced energy systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Kenta Yuyama, Misaki Sato, Xiaochun Li, Yasuhisa Oya
  • 学会等名: 13th International Conference on Global Research and Education / Inter-Academia 2014
  • 発表場所: Riga Technical University, Riga, Latvia
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] Hydrogen isotope permeation mechanism in erbium oxide coatings (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Chikada, Wei Mao, Ryuju Sato, Akihiro Suzuki, Takayuki Terai
  • 学会等名: 12th International Workshop on Hydrogen Isotopes in Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: University of Toyama, Toyama, Japan
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [備考] 静岡大学教員データベース
  • URL: https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=11119&l=0
• [備考] researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/takumichikada/