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論文

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

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*

Fusion Engineering and Design, 88(9-10), p.2268 - 2271, 2013/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.91(Nuclear Science & Technology)

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。

論文

Development of advanced tritium breeding material with added lithium for ITER-TBM

星野 毅; 加藤 剣一*; 名取 ゆり*; 及川 史哲; 中野 菜都子*; 中村 和*; 佐々木 一哉*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*; 蓼沼 克嘉*

Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.684 - 687, 2011/10

 被引用回数:41 パーセンタイル:95.3(Materials Science, Multidisciplinary)

Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$は日本におけるITERテストブランケットモジュール(TBM)に装荷するトリチウム増殖材料の候補材料として選定されている。本材料は水素添加ガス雰囲気中で高温・長時間、中性子照射されるため、水素により還元されにくく、Liの蒸発及び核的燃焼に対する耐久性が要求される。そこで、Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$よりLi/Ti比が大きく、しかもLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$の結晶構造を持つ先進トリチウム増殖材料であるLi添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$(Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$)の開発を行った。水酸化リチウム一水和物とメタチタン酸を回転混合させることにより、常温にて始発原料同士の固相反応を進行させ、ゲル状とした。このゲル状試料を焼成したLi添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$は、無添加Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$のXRD回折ピークと一致し、他の不純物等による相は観察されなかった。さらに、Li/Ti分析結果から、合成前後のLi/Ti比はほぼ一致した。これらの結果より、従来の固相合成法に常温固相合成反応を取り入れることで、高温・長時間使用時においても化学的に安定なITER-TBM用Li添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$が合成可能となることを初めて明らかにした。

論文

New synthesis method of advanced lithium titanate with Li$$_{4}$$TiO$$_{4}$$ additives for ITER-TBM

星野 毅; 加藤 剣一*; 名取 ゆり*; 中村 和*; 佐々木 一哉*; 林 君夫; 寺井 隆幸*; 蓼沼 克嘉*

Fusion Engineering and Design, 84(2-6), p.956 - 959, 2009/06

 被引用回数:41 パーセンタイル:93.78(Nuclear Science & Technology)

高温・長時間使用の条件においても安定に使用可能な核融合炉固体ブランケット用先進トリチウム増殖材料の開発を目指し、Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$よりLi/Ti比の大きいLi$$_{4}$$TiO$$_{4}$$を添加したLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$合成法の探索を行った。始発粉末としてLiOH・H$$_{2}$$OとTiO$$_{2}$$を使用した場合は、合成反応中にLiの蒸発が生じ、合成前後のLi/Tiの比率が少なくなり、合成後の試料にはLi$$_{4}$$TiO$$_{4}$$相が確認されなかった。しかしながら、LiOH・H$$_{2}$$OとH$$_{2}$$TiO$$_{3}$$を始発粉末として使用した際は、合成前後のLi/Tiの比率が一致する結果となり、Li$$_{4}$$TiO$$_{4}$$相も確認できた。以上、本研究により先進トリチウム増殖材料として期待されるLi$$_{4}$$TiO$$_{4}$$添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$を安価で大量に合成する方法を確立した。

口頭

ITER-TBM用Li添加型先進トリチウム増殖材料の開発

加藤 剣一*; 星野 毅; 名取 ゆり*; 中村 和*; 佐々木 一哉*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*; 蓼沼 克嘉*

no journal, , 

Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$は日本におけるITERテストブランケットモジュール(TBM)に装荷するトリチウム増殖材料の候補材料として選定されている。本材料は水素添加ガス雰囲気中で高温・長時間中性子照射されるため、水素により還元されにくく、Liの核的燃焼及び蒸発に対する耐久性などが要求される。そこで、Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$よりLi/Ti比が大きく、しかもLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$の結晶構造を持つ先進トリチウム増殖材料であるLi添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$(Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$)の開発を行った。水酸化リチウム一水和物とメタチタン酸を回転混合させることにより、常温にて始発原料同士の固相反応を進行させ、ゲル状とした。このゲル状試料を焼成したLi添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$は、無添加Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$のXRD回折ピークと一致し、他の相(Li$$_{4}$$TiO$$_{4}$$等)は観察されなかった。さらに、Li/Ti分析結果から、合成前後のLi/Ti比はほぼ一致した。これらの結果より、従来の固相合成法に常温固相合成反応を取り入れることで、ITER-TBM用Li添加型Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$(Li$$_{2+x}$$TiO$$_{3+y}$$単一相)が合成可能となることを初めて明らかにした。

口頭

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

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

no journal, , 

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開発に着手した。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、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Li$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$合成の可能性に見通しを得た。

口頭

先進トリチウム増殖材料Li-Be-O系セラミックスの合成試験

鈴木 達也; 星野 毅; 名取 ゆり*; 鈴木 潤*

no journal, , 

核融合エネルギー開発の早期実現を図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開発に着手した。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、混合充填時にも安定と考えられるLi-Be-O系セラミックスの合成法について検討を行った。さまざまなLi/Be比で合成を行った結果、ほぼ単一相のLi$$_{2}$$Be$$_{2}$$O$$_{3}$$合成に成功し、最適な焼成温度は471$$sim$$968$$^{circ}$$Cの範囲にあることを明らかにした。

口頭

Study on development of additive-free dry granulation technology and evaluation of granulation characteristics

石井 克典; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 仁科 匡弘; 牧野 崇義; 名取 ゆり*

no journal, , 

原子力機構は簡素化MOXペレット製造法の開発を実施している。本プロセスでは、水をバインダに用いた攪拌造粒法によりMOX粉末の流動性の改良を行っている。高速攪拌造粒法は、湿式臨界管理が適用されるため製造能力が低いという課題がある。核融合炉のトリチウム増殖Li$$_{2}$$Oブランケット球のための新しい造粒法として、シンプルな添加剤フリーの乾式造粒法が最近提案されている。本研究では、この新しい造粒手法のMOX粉末への適用性を検討するための試験結果について報告する。

口頭

高速炉燃料製造のための添加剤フリー乾式造粒法に係る造粒性確認試験

瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 仁科 匡弘; 牧野 崇義; 名取 ゆり*; 池本 憲弘*; 米原 和男*; 蓼沼 克嘉*

no journal, , 

原子力機構では簡素化MOXペレット製造法の研究開発を進めている。本プロセスでは、水をバインダに用いた転動造粒法によりMOX粉末の流動性の改良を行っている。しかしながら、転動造粒法では、湿式臨界管理下における製造能力の向上が課題となる。近年、核融合炉のトリチウム増殖Li$$_{2}$$Oブランケット球の製造のための新規の造粒法として、添加剤フリー乾式造粒法が提案されている。本研究では、本手法のMOX燃料製造工程への適用性を確認するため、機械化に向けた基礎試験として、外力付加が造粒性に及ぼす影響についてMOX粉末の模擬物質としてCeO$$_{2}$$粉末を用いて確認・評価を行った。試験の結果、垂直振動の外力を付加することにより、良好な造粒性が得られることが確認でき、乾式造粒プロセスの機械化の見通しを得ることができた。

口頭

Evaluation of the effects of granulated alumina powder characteristics and die wall lubricant on compaction behavior using X-ray computed tomography

瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 仁科 匡弘; 牧野 崇義; 飯村 健次*; 佐藤根 大士*; 鈴木 道隆*; 名取 ゆり*

no journal, , 

原子力機構では、簡素化ペレット法燃料製造技術開発を進めている。本工程では、MOX原料粉末の流動性を転動造粒法により改善し、ダイ潤滑成型法によりMOX造粒粉末を直接グリーンペレットに成型する。高密度のグリーンペレットを製造するためには、均一圧縮が重要であるが、直接圧縮挙動を観察することは困難であるため、X線コンピュータ断層撮影法とX線透過性の高いアルミナ粉末を用いて圧縮挙動を評価した。本試験の結果、ダイ潤滑成型は、無潤滑成型に比べて粒子の破壊が底部まで拡大することが確認でき、ダイ潤滑成型法は造粒粉末の均一圧縮に有効であることが明らかになった。

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