Trial fabrication tests of advanced tritium breeder pebbles using sol-gel method

ゾルゲル法による先進トリチウム増殖材料微小球の試作試験

星野 毅; 及川 史哲

Hoshino, Tsuyoshi; Oikawa, Fumiaki

リチウム(Li)の含有量をあらかじめ高めることによって、Liの核的燃焼及び高温でのLi蒸発に対する結晶構造安定性の向上を図った先進トリチウム増殖材料であるLi添加型LiTiOの粉末合成法に成功した。トリチウム増殖材料は微小球の形状にて核融合炉内に装荷されるため、Li添加型LiTiO粉末を用い、日本と欧州で核融合エネルギー開発の早期実現を図ることを目的として行う研究開発である幅広いアプローチ(BA)活動の一環として、湿式造粒法による微小球の試作試験を行った。ボールミルにて粉砕した粉末を用いた場合では、スラリー製造時にスラリー層とバインダー層に分離が生じ、均一なスラリーが得られなかった。そこで、ジェットミル粉砕によりLi添加型LiTiO微粉末としてスラリー製造を行ったところ、分離層を形成することなく均一なLi添加型LiTiO粉末スラリーを得ることができた。このスラリーを用いて乾燥ゲル球を製造後、Ar雰囲気中にて焼結を行ったところ、白色で約1mmのLi添加型LiTiO微小球の試作に成功した。

Lithium titanate (LiTiO) is one of the most promising candidates among tritium breeding materials because of its good tritium release characteristics. However, the mass of LiTiO decreased with time in a hydrogen atmosphere by Li evaporation and with Li burn up. In order to prevent the mass decrease at high temperatures, LiTiO with added Li have been developed as one of advanced tritium breeders. We have been promoting the development of fabrication technique of LiTiO pebbles by the sol-gel method. The fabrication techniques of advanced tritium breeder pebbles have not been established for large quantities. Therefore, trial fabrication tests of advanced breeder pebbles were carried out using previous sol-gel method. The diameter of the pebbles is 1.18 mm, and the sphericity is 1.04. It is expected that an advanced tritium breeder with added Li will be stable under operating conditions, namely in a neutron environment at a high temperatures. Thus, these results show that the pebble fabrication using the sol-gel method is a promising production technique for mass production of the advanced tritium breeder pebbles.