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Pebble fabrication of super advanced tritium breeders using a solid solution of Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$ with Li$$_{2}$$ZrO$$_{3}$$

チタン酸リチウムとジルコン酸リチウム固溶体による革新的先進トリチウム増殖材料の微小球製造

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、高温長時間使用時においても化学的安定性に優れた先進トリチウム増殖材料開発を行っている。従来のLi添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$微小球製造は、真空及び水素雰囲気中における焼成等の複雑な製造プロセスが必要であった。そこで、焼成が容易な大気中においても、化学的安定性に優れ、高いLi原子密度も有する新たな先進トリチウム増殖材料の探索を行った。様々な材料を検討した結果、従来のLi添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$( Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$)にLi$$_{2}$$ZrO$$_{3}$$を添加した微小球製造を試み、この試作球の特性評価を行ったところ、トリチウム放出特性に優れた5ミクロン以下の結晶粒径を有する微小球を大気中で製造できることを明らかにした。また、本微小球は、更なるLi原子密度の増加が期待できるLi添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$とLi$$_{2}$$ZrO$$_{3}$$の固溶体を形成していることも解明し、新たな先進トリチウム増殖材料としての見通しを得た。

Demonstration power plant (DEMO) reactors require advanced tritium breeders with high tritium breeding ratios (TBRs) and increased stability at high temperatures. Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$ with excess Li (Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$) is one of the candidate materials for advanced tritium breeders. While Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$ pebbles have some good properties, the TBR in Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$ is smaller than that in Li$$_{2}$$O because of its low Li density. Therefore, new Li-contained ceramic composites with not only high stability but also high Li density have been developed in JAEA. I focused on a solid solution with a new characteristic. Since the atomic radius of Li and Zr is similar, I surveyed the possibility of solid solution for a Li$$_{2}$$O-TiO$$_{2}$$-ZrO$$_{2}$$ (LTZO) system. The solid solution pebbles of LTZO are fabricated by an emulsion method are designated as LTZO20 (Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$ with added 20 wt% Li$$_{2}$$ZrO$$_{3}$$). The X-ray diffraction patterns of the sintered LTZO20 pebbles are approximately the same as those of Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$ pebbles, and then Li$$_{2}$$ZrO$$_{3}$$ disappeared. The results show that LTZO pebbles are not a two-phase material but a solid solution.

発表言語

 :

English

掲載資料名

 :

Nuclear Materials and Energy (Internet)

巻

 :

9

号

 :

ページ数

 :

p.221 - 226

発行年月

 :

2016/12

発表会議名

 :

17th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-17)

開催年月

 :

2015/10

開催都市

 :

Aachen

開催国

 :

Germany

キーワード

 :

no keyword

特許データ

 :

PDF

 :


論文URL

 :

https://doi.org/10.1016/j.nme.2016.05.004

研究データの公開先DOI

 :

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使用施設

 :

広報プレスリリース

 :

論文解説
(JAEA R&D Navigator)

 :

受委託・共同研究相手機関

 :

Access

 :

- Accesses

InCites™

 :

パーセンタイル：96.83

分野：Nuclear Science & Technology

Altmetrics

 :

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