Optimization of sintering conditions of advanced tritium breeder pebbles fabricated by the emulsion method

エマルジョン法による先進トリチウム増殖材料微小球製造の焼結条件最適化

星野 毅

Hoshino, Tsuyoshi

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、エマルジョン法を用いた先進トリチウム増殖材料(Li添加型LiTiO)微小球の大量製造技術開発を行っている。先進トリチウム増殖材料として、化学的安定性の高いLi添加型LiTiOを発案した後、トリチウム放出特性に優れていると考えられる、直径が約1mmで、結晶粒径が5m以下の微小球製造条件を探索した。試作球では結晶粒径が大きくなり、その原因は、微小球焼結時に発生する炭酸ガスが材料の一部と反応し、溶融炭酸リチウムになるためと考えた。そこで、より効率的な炭酸ガス除去を行うため、大気中にて873Kで仮焼した微小球を、真空中にて1073K及び1%水素添加ヘリウムガスにて1323Kで焼結することで、直径が1.07mmで、結晶粒径が5m以下の目標値を満たす微小球製造に成功し、製造条件最適化を達成した。

Demonstration power reactors require advanced tritium breeders that have high stability at high temperatures. Therefore, an original material of LiTiO with excess Li (LiTiO) as an advanced tritium breeder that can make up to the lithium loss has been proposed. Furthermore, The author has been developing a technique of fabricating LiTiO pebbles using the emulsion method. Considering the tritium release characteristics and the packing factor of the blanket, the desired pebble diameter and grain size after sintering were 1 mm and 5 m, respectively. To prevent the grain growth of pebbles, calcined LiTiO pebbles were sintered in a vacuum atmosphere at 1073 K for 3 h and in a 1%H-He atmoshere at 1323K for 5 h. The average grain size on the surfaces and cross sections of the sintered LiTiO pebbles was 5 m. In addition, the diameter of sintered LiTiO pebbles was 1.07 mm.