Hydrogen isotope behavior on a water-metal boundary with simultaneous transfer from and to the metal surface

金属ー水界面における、金属表面への及び金属表面からの同時移行を伴う水素同位体挙動

林 巧; 磯部 兼嗣; 中村 博文; 小林 和容; 大矢 恭久*; 奥野 健二*; 小柳津 誠; 枝尾 祐希; 山西 敏彦

Hayashi, Takumi; Isobe, Kanetsugu; Nakamura, Hirofumi; Kobayashi, Kazuhiro; Oya, Yasuhisa*; Okuno, Kenji*; Oyaizu, Makoto; Edao, Yuki; Yamanishi, Toshihiko

トリチウムの閉じ込めは核融合炉の最も重要な安全上の課題である。特に、水冷却のトリチウム増殖ブランケットではトリチウムの冷却水への移行が重要である。そのため、1kPaの純トリチウムを封入した金属試料配管(純鉄や7ミクロン程度の金メッキを施した純鉄)を高温高圧水容器(150C, 0.8MPa)にいれ、金属側から水中及び水蒸気中に移行するトリチウムを化学形別に測定した。また、高温高圧重水(300C, 15MPa)からの各種金属配管(純鉄,純ニッケル,ステンレス鋼(SS304),金メッキ純鉄など)への重水素の移行挙動を調べ、水側から金属側への移行を確認した。今回、上記の同時移行挙動を、重水からの重水素の安定移行確認後に軽水素を試料配管内側へ導入することにより、検証した。

Tritium confinement is the most important safety issue in the fusion reactor. Tritium behavior on the water metal boundary is very important to design tritium plant with breading blanket system using cooling water. A series of tritium permeation experiment into pressurized water or water vapor jacket with He or Ar have been performed through pure iron piping with/without 7 micro-meter gold plating, which contained about 1 kPa of pure tritium gas at 423 K, with monitoring the chemical forms of tritium. Also, deuterium permeation experiments from heavy water vessel through various metal piping, such as pure iron (Fe), nickel (Ni), stainless steel (SS304), and pure iron with 10 micro-meter gold plating, were performed at 573 K and at 15 MPa. Recently, using the above heavy water system, we have succeeded to detect simultaneous hydrogen isotopes transfer from and to the metal surface by introducing H gas to the metal piping after stabilized deuterium permeation was detected.