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論文

Non-stoichiometry of Li $_{2}$ TiO $_{3}$ under hydrogen atmosphere condition

星野毅; 土谷邦彦; 林君夫; 寺井隆幸*; 田中知*; 高橋洋一*

Fusion Engineering and Design, 75-79, p.939 - 943, 2005/11

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2005.06.232

被引用回数：13 パーセンタイル：65.32(Nuclear Science & Technology)

核融合炉ブランケット用トリチウム増殖材料の第1候補材料であるチタン酸リチウム(Li $_{2}$ TiO $_{3}$ )は、良好なトリチウム放出特性を維持するために高温使用時における結晶粒の成長を抑制すること,水素雰囲気で使用されることに伴う構造変化への影響が少ないことが必要とされている。本研究では、結晶粒成長抑制材としての効果を示した酸化物(ZrO $_{2}$ , CaO, Sc $_{2}$ O $_{3}$ )を添加したLi $_{2}$ TiO $_{3}$ の結晶構造をエックス線回折測定にて解析するとともに、熱天秤を用い、水素雰囲気中におけるLi $_{2}$ TiO $_{3}$ の非化学量論性を調べた。Li $_{2}$ TiO $_{3}$ に酸化物を添加することにより、CaO添加はLi $_{2}$ Ti $_{1-x}$ O $_{3}$ +CaTiO、ZrO $_{2}$ 添加はLi $_{2}$ TiO $_{3}$ +ZrO $_{2}$ の二相混合物となり、Sc $_{2}$ O $_{3}$ 添加はLi $_{2-x}$ Ti $_{1-y}$ Sc $_{y}$ O $_{3-z}$ の単一相となることを明らかにした。さらに、これらの試料は水素雰囲気中では還元され、酸素欠陥による重量減少がみられた。各試料の1mol あたりの酸素欠損量はCaO添加無添加ZrO $_{2}$ 添加Sc $_{2}$ O $_{3}$ 添加の順となり、酸化物の添加はLi $_{2}$ TiO $_{3}$ の結晶粒成長を抑制するだけでなく、水素雰囲気中における酸素の欠損量にも大きな影響を与えることを解明した。

論文

High-temperature thermophysical property measurements on non-stoichiometric composition of Li $_{2}$ TiO $_{3}$

星野毅; 小林剛*; 梨本誠*; 河村弘; 寺井隆幸*; 山脇道夫*; 高橋洋一*

Journal of the Ceramic Society of Japan, Supplement, Vol.112, No.1 (CD-ROM), p.S354 - S357, 2004/05

チタン酸リチウム(Li $_{2}$ TiO $_{3}$ )は、良好なトリチウム回収特性等の観点から、核融合炉ブランケット用トリチウム増殖材料として期待されている。しかし、Li $_{2}$ TiO $_{3}$ は不定比構造を持つため、熱物性データに影響を与えると思われるが、これまでに報告されている熱容量や熱伝導率などの測定値は、研究者により異なり確立されていない。本研究では、Li $_{2}$ O/TiO $_{2}$ の組成比を変化させて作成したLi $_{2}$ TiO $_{3}$ について、レーザーフラッシュ法により1100Kまでの熱物性を測定し、不定比構造による熱物性への影響について比較検討を行った。Li $_{2}$ TiO $_{3}$ の熱伝導率は、Li $_{2}$ O/TiO $_{2}$ 比の減少とともに不定比性化合物へと変化することや、Li $_{4}$ Ti $_{5}$ O $_{12}$ の第2相が生成することの影響で低下することがわかった。また、熱伝導率の温度依存性は700Kを境に、理論式から算出した値と明らかな差異が見られ、高温X線回折により格子定数の変化が熱伝導率の温度依存性に大きな影響を与えていることを解明した。