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Trial synthesis of Li$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$ for high-functional tritium breeders

高機能性トリチウム材料Li$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$の合成試験

星野 毅; 及川 史哲; 名取 ゆり*; 加藤 剣一*; 目 智子*; 中村 和*; 蓼沼 克嘉*

Hoshino, Tsuyoshi; Oikawa, Fumiaki; Natori, Yuri*; Kato, Kenichi*; Sakka, Tomoko*; Nakamura, Mutsumi*; Tatenuma, Katsuyoshi*

核融合エネルギー開発の早期実現をはか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、新たな先進トリチウム増殖材料の合成試験を行った。核融合原型炉では高いトリチウム増殖比を有する発電ブランケットが必要なため、トリチウム増殖材料(Liセラミックス)と中性子増倍材料(Be等)をブランケット内に混合して充填する設計も検討されている。しかしながら、高温・長時間使用時におけるLiとBeの反応が懸念されるため、混合充填時も化学的に安定なLi$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$合成法の探索を行った。LiOH・H$$_{2}$$OとBe(OH) $$_{2}$$を始発粉末とし、1073K・2hの焼成条件にて合成を行ったところ、セラミックス中に微量の不純物を検出した。そこで、さまざまな検討の結果、始発粉末をLiOH・H$$_{2}$$OとBeOに変えたところ、ほぼ単一相のLi$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$合成に成功し、LiとBeの混合充填時においても化学的安定性が高いと考えられる、新たなトリチウム増殖材料としての可能性を有するLi$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$合成に成功した。

Lithium titanate with additional Li (Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$) and lithium orthosilicate (Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$) is one of the most promising candidates for use in a tritium breeder because of its good chemical and mechanical stabilities. Currently, mixtures of tritium breeder pebble and neutron multiplier (Be or Be$$_{12}$$Ti) pebble are being considered for use in increasing the tritium breeding ratio in a breeding blanket. However, lithium and beryllium are gradually reacted under practical operating conditions, and therefore a high-functional tritium breeder such as lithium beryllium oxide (Li$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$) needs to be developed to compensate for this reactive characteristic under high temperature use. In this study, methods of synthesizing Li$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$ have been extensively investigated by means of solid-phase reaction. The solid-phase reaction of LiOH(H$$_{2}$$O) and BeO is a suitable synthesis method for lithium beryllium oxide (Li$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$). It is expected that single-phase Li$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$ will be stable under the mixture conditions of a tritium breeder and neutron multiplier in the blanket region at high temperatures.

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パーセンタイル:12.53

分野:Nuclear Science & Technology

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