核融合炉材料開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13107202
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 室賀 健夫 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 教授 (60174322)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺井 隆幸 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90175472) ; 鈴木 晶大 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 助手 (80332188) ; 長坂 琢也 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 助手 (40311203)
• Keywords: 核融合炉材料 / 被覆 / ブランケット / トリチウム透過 / 絶縁皮膜

Research Abstract

核融合炉材料は、その表面に被覆を施すことにより機能を高めることが検討されている。必要な機能はブランケットの形式により様々であるが、トリチウム透過防止障壁、腐食防止、MHD絶縁被覆などがある。本研究では、核融合科学研究所、東京大学、マックスプランクプラズマ物理研究所の協力で、大面積、高速度でトリチウム透過防止障壁被覆およびMHD絶縁被覆を行う手法を開発し、核融合ブランケット構造材料での適用性の評価を行うことを目的とした。核融合科学研究所で開発製作した高純度低放射化バナジウム合金(NIFS-HEAT-2)の上に、トリチウム透過障壁用酸化アルミニウム被覆をマックスプランクプラズマ物理研究所のアークスパッタ成膜装置を用いて行った。成膜においては、アルミニウムと酸素の元素比が化学量論値から外れない様、最適条件を見出した。得られた被覆材を東京大学において、溶融塩Flibe中に浸漬し、安定性を確かめた。さらに、同じ装置を持いて、NIFS-HEAT-2の表面にMHD圧力損失低減用窒化アルミニウム被覆を試みた。窒化アルミニウムが充分な電気絶縁性を有するには、窒素とアルミニウムの元素比を化学量論値から外さない事と、酸素不純物を極力低減することが重要である。本研究では、装置でその前に用いていた酸化物の影響などで、酸素のの混入が抑えられずまた窒素とアルミニウム比の調整も充分でなく、必要な絶縁性能が得られなかった。今後は、被覆条件と被覆雰囲気を調整し、絶縁皮膜の製作手法の高度化と、得られた窒化アルミニウム被覆の液体リチウムにおける安定性を明らかにして行く予定である。