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論文

TiCrV hydrogen storage alloy studied by positron annihilation spectroscopy

河裾 厚男; 荒島 裕信*; 前川 雅樹; 伊藤 秀明*; 兜森 俊樹*

Journal of Alloys and Compounds, 486(1-2), p.278 - 283, 2009/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:46.14(Chemistry, Physical)

TiCrV基水素吸蔵合金の劣化現象を陽電子消滅法により研究した。繰り返しの水素吸蔵と放出過程において、水素吸蔵量が減少するとともに、陽電子寿命が伸長した。これは、水素化により結晶格子が膨張するためとして説明できる。500$$^{circ}$$Cの熱処理により、水素吸蔵量はほぼ初期値まで回復した。しかし、陽電子寿命は初期値には回復しなかった。これは、残留する転位による影響であると考えられる。水素吸蔵特性の劣化は、安定水素化物の形成と転位の発生によるものと推測される。

論文

Positron lifetime study on degradation of TiCrV hydrogen storage alloy

河裾 厚男; 荒島 裕信*; 前川 雅樹; 伊藤 秀明*; 兜森 俊樹*

Materials Science Forum, 607, p.122 - 124, 2008/11

アーク溶解法によって作製したTi$$_{24}$$Cr$$_{36}$$V$$_{40}$$水素吸蔵合金中の水素吸蔵サイクルに伴う格子欠陥の発達過程を陽電子寿命測定法を用いて研究した。一回の水素化では転位型欠陥が生成することが見いだされた。転位に付随する陽電子寿命値は、さらなる水素吸蔵サイクルではほとんど変化しないことが見いだされた。この結果は、一回の水素化で導入された転位密度が陽電子捕獲率のダイナミックレンジを越える量であることを示している。20回の水素化では、400$$sim$$500ピコ秒と1.9$$sim$$2ナノ秒の長寿命成分が得られた。これらの陽電子寿命は、さらなる水素吸蔵サイクルでも変化しないが対応する強度は増加することが見いだされた。おそらく、水素吸蔵サイクルで生成した空孔型欠陥が集積してマイクロボイドに発達したものと考えられる。一方200回の水素化後、水素吸蔵量は初期値の90%まで低下することが明らかになった。転位型欠陥とマイクロボイドの生成が、水素吸蔵量の低下の一因となっていると推測される。

論文

Study of the high efficiency of ZrNi alloys for tritium gettering properties

土谷 邦彦; 兜森 俊樹*; 河村 弘

Fusion Engineering and Design, 58-59, p.401 - 405, 2001/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:56.78

JMTRでは、核融合炉ブランケット構造を模擬した「部分モジュールインパイル照射試験」を計画している。本試験のためのトリチウム回収系には、取り扱いが容易でかつ常温付近でも良好なトリチウム回収性能を有するゲッタ材の開発が必要である。そこで、ZrNi合金に着目し、Niの一部をほかの元素で置換したゲッタ材を試作し、単体時及び充填時における特性評価を行った。単体時特性評価より、Zr$$_{1}$$Ni$$_{1-x-y}$$Co$$_{x}$$Fe$$_{y}$$組成のゲッタ材は室温時における水素平衡解離圧が金属ウランと同等の平衡解離圧(3.5$$times$$10$$^{-4}$$Pa以下)になることを明らかにした。また、充填時特性評価により、Zr$$_{1}$$Ni$$_{1-x-y}$$Co$$_{x}$$Fe$$_{y}$$は、常温でも水素を十分吸収し、その破過帯長さは空塔速度に対して直線的に増加することを明らかにした。

論文

Improvement of hydriding properties of a Zr$$_{1}$$Ni$$_{1}$$ alloy by adding third transition metals for tritium recovery

兜森 俊樹*; 脇坂 裕一*; 土谷 邦彦; 河村 弘

Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.481 - 487, 1998/00

 被引用回数:12 パーセンタイル:27.45

CrB型結晶構造を有する金属間化合物ZrNiは、水素と容易に反応しZrBiH$$_{1}$$及びZrBiH$$_{3}$$の水素化物を形成する。ZrNi合金は、高容量な水素吸蔵合金として種々の用途への適応が期待されている。特に、トリチウムゲッタ材への適応が考えられているが、より平衡解離圧を低下させることが要求されている。そこで、本研究では、ZrNi合金のZrあるいはNiを種々元素で置換し、平衡解離圧の影響について調べた。ZrあるいはNiの一部を種々元素で置換した結果、Zrの一部を置換した合金では、ZrNiH$$_{3}$$水素化物の平衡解離圧を上昇させる効果を示し、逆にNiをほかの元素で置換させた合金では平衡解離圧を低下させる効果を示した。種々の元素で置換した合金の平衡解離圧は、CrB構造のセル体積と密接な相関を示し、セル体積の増加とともに平衡解離圧が低下する傾向があることが明らかになった。

論文

Breakthrough properties of hydrogen with Zr$$_{9}$$Ni$$_{11}$$ particle packed bed

土谷 邦彦; 今泉 秀樹*; 河村 弘; 兜森 俊樹*; 脇坂 裕一*; 新保 利定

Fusion Technology, 2, p.1225 - 1228, 1996/00

JMTRにおいて、核融合炉ブランケットの核・熱特性、トリチウム回収特性等の評価のためのin-situ照射試験が計画されており、トリチウム回収用金属ゲッタを開発する必要がある。金属ゲッタ材として、U及びTiが広く使用されているが、Uは簡単に微粉化し、空気中で着火する欠点がある。一方のTiは、運転温度が高い欠点がある。本研究では、Zr$$_{9}$$Ni$$_{11}$$に着目し、水素による充填層の破過特性試験を行い、金属ゲッタの基礎的な設計データを取得した。その結果、Zr$$_{9}$$Ni$$_{11}$$は、温度25$$^{circ}$$Cにおいても十分な水素の吸収能力を有することが明らかとなった。さらに、水素吸収量に対する流速の影響は小さいが、吸収帯長さは流速に依存する傾向があることが明らかとなった。

論文

核融合炉ブランケットin-situ照射試験のための金属ゲッタの開発

二村 嘉明*; 土谷 邦彦; 今泉 秀樹*; 河村 弘; 兜森 俊樹*; 脇坂 裕一*

富山大学水素同位体機能研究センター研究報告,14, p.109 - 120, 1994/00

JMTRにおいて、核融合炉ブランケットの増殖材の核・熱特性、トリチウム回収特性等の評価のためのin-situ照射試験及び照射後試験が計画されている。このため、スイープガス中のトリチウムを効率よく回収する金属ゲッタの開発が求められている。一方水素同位体であるトリチウムは、$$beta$$線を放出する放射性元素であり、被曝防止の観点から、トリチウムの漏洩・透過を防止することが重要である。本報告書は、常温付近における良好なトリチウム回収性能、高いトリチウム除染係数等を有する三元系の金属ゲッタを開発するために、金属ゲッタ材の調査を行うとともに、三元系のベースとして有望なZrNi合金に着目し、水素ガスを用いた吸蔵・放出特性等の基礎的特性実験を実施し、特性評価について述べている。

口頭

水素吸蔵合金TiCrVの劣化解析

河裾 厚男; 前川 雅樹; 荒島 裕信*; 伊藤 秀明*; 兜森 俊樹*

no journal, , 

全率固溶系の三元合金であるTiCrVの初期吸蔵量は3.8mass%と高く、バナジウム組成比が高い場合には、材料劣化(吸蔵量の低下)も抑制されることが知られている。しかし、バナジウム組成比が低い場合には、初期の吸蔵・放出サイクルで急激な劣化が起こる。そこで、本研究では、TiCrV合金について陽電子消滅測定を行い、その劣化原因を探ることにした。水素吸蔵量,平均陽電子寿命及びXRD(110)ピーク半値幅の吸蔵・放出サイクル(N)依存性を調べた。水素吸蔵量はN=50までに初期の80%程度まで減少し、その後N=1000までほぼ一定であることが見いだされた。平均陽電子寿命とXRDピーク半値幅はサイクル初期段階で増加し、その後一定値をとる。これは、水素吸蔵量の変化とほぼ同期していることから、陽電子消滅やXRDピーク半値幅の変化をもたらす材料の微視的な変化が、水素吸蔵量減少の原因であると推定される。TiCrV中の単一原子空孔の理論的な陽電子寿命は、約205ピコ秒である。このような陽電子寿命は解析からは得られなかった。陽電子寿命の増加は、水素吸蔵に伴う体積膨張を考慮することで説明できると考えられる。

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