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志村 憲一郎*; 山口 憲司; 寺井 隆幸*; 山脇 道夫*
JAERI-Conf 2003-001, p.352 - 358, 2003/03
核融合炉リチウムセラミックス増殖材料からのトリチウム放出は、スイープガス組成に依存して、吸着や脱離等の表面過程が強く影響される。非常に多くの研究やモデルがあるにもかかわらず、これらの過程は、複雑な過渡応答を呈するゆえ、十分に解明されているとは言えない。本研究ではセルオートマトン(CA)法を用いてリチウムセラミックスの表面とスイープガスの相互作用に関するモデル化を試みる。CAモデルは、時間的にも空間的にも完全に離散的であり、計算体系はセル間の相互作用の総体として記述される。このような特徴ゆえ、複雑な物理・化学系は比較的単純に表現できる。さらに、微分方程式の場合とは異なり、かなり非線形の強い境界条件を与えることも可能である。本モデルでは、2つの2次元格子を考え、それぞれ、表面サイトと気相を表すものとする。吸着,脱離,欠陥との相互作用に代表されるダイナミックスは、これらの格子を通してその地点での遷移則に従って起こるものとする。さらに、個々の遷移則は熱活性化過程であるとする。これらの前提のもとに、トリチウム放出に関して、本モデルの妥当性や適用性について論じる。
Luo, G.-N.*; 山口 憲司; 寺井 隆幸*; 山脇 道夫*
Journal of Alloys and Compounds, 349(1-2), p.211 - 216, 2003/02
被引用回数：8 パーセンタイル：49.49(Chemistry, Physical)Li
O,LiAlO,Li
SiOのリチウムセラミックスをイオンあるいは電子で照射し、照射による仕事関数変化をケルビン計で測定した。その結果、表面の帯電の効果が大きく、これがケルビン計での測定に影響を与えることが分かった。これは、表面電荷により絶縁体中で分極が誘発されるとするモデルにより説明できた。したがって、このような絶縁物はケルビン計で仕事関数を正しく測定することが不能で、これを克服するには、例えばセラミックスを加熱し電気伝導性を高めるなどして、表面電荷を除去する措置が必要である。
TiO
ceramics中沢 哲也; Grismanovs, V.*; 八巻 大樹; 片野 吉男*; 有賀 武夫; 岩本 昭
Proceedings of 2000 International Conference on Ion Implantation Technology (IIT 2000), p.753 - 756, 2000/00
本論文は高エネルギーイオンに曝されたリチウムタイタネイトセラミックス(LiTiO)の照射効果に関する研究を扱っている。LiTiOセラミックスは核融合炉の固体増殖材料の候補材料である。LiTiOにおける照射欠陥や微細構造の損傷に関する研究はその材料の照射下における性能を評価するのに非常に重要なものである。LiTiOセラミックスに対してさまざまな温度(343-873K)でトリプルイオン照射(0.25MeV H
,0.6MeV He,2.4MeV O
)を行った。それぞれのイオンは1.0
10
ion/m
まで照射した。照射したイオンのエネルギーはともに約2.3
m付近にピークを持つように決めた。さらに、LiTiOは高エネルギー酸素イオン(30-120MeV)で2.010
ion/mまで照射した。ラマン分光装置、FT-IR分光装置、走査電子顕微鏡(SEM)とX線解析装置を用いて照射したサンプルを調べた。照射試料の回復挙動を調べるためArガス雰囲気中さまざまな温度で照射サンプルをアニールした。トリプルイオン照射したLiTiO表面にTiOのアナターゼ層が形成されたことがラマン分光分析とX線回折分析で明らかになった。603Kと873Kで照射した試料のラマンスペクトルはアナターゼTiOのスペクトルとほとんど一致した。しかしながら、343Kで照射した試料のラマンスペクトルはLiTiOのラマンスペクトルとアナターゼTiOのラマンスペクトルを重ね合わせたものである。このことから、照射温度が高いほどアナターゼ層の形成が効果的であることがわかる。この傾向はX線回折パターンからも同様に言える。照射した試料の熱処理は照射によって導入された構造欠陥の熱による回復が約1050Kで始まることを示した。したがって、トリプル照射によって導入された構造欠陥は熱に強いことがわかった。
西川 正史*; 馬場 篤史*; 河村 繕範; 西 正孝
JAERI-Conf 98-006, p.170 - 182, 1998/03
核融合炉ブランケットのトリチウム増殖材であるリチウムセラミックスからのトリチウム放出挙動は、まだ完全に理解されていない。ブランケットスウィープガスにHあるいはD2を添加する計画があるが、気相中水素同位体と増殖材表面のトリチウムとの交換反応速度も定量されていない。本研究では、この交換反応速度を実験的に求めた。また、交換反応がブランケットのトリチウムインベントリーに与える影響についても検討した。
ZrO packed bed河村 繕範; 榎枝 幹男; 奥野 健二
Fusion Engineering and Design, 39-40, p.713 - 721, 1998/00
被引用回数：8 パーセンタイル：57.28(Nuclear Science & Technology)固体増殖ブランケット内で増殖されたトリチウムの放出挙動を把握するためには、各移動過程でのトリチウムの移動速度とインベントリーを求める必要がある。特に表面反応の影響が無視できないことが指摘されており、筆者らは、水分吸脱着挙動等の系統的調査を行ってきたが、今回は、水素添加スイップガスを用いた際に生じる同位体交換反応に着目し、リチウムジルコナート充填層を用いたH-D系交換反応実験を行った。交換反応は気相水素-表面吸着水間の交換反応が律速であることがわかり、データより反応速度定数及び平衡定数を得た。これにより増殖トリチウムを回収する際にスイープガスに添加すべき水素濃度の算出が可能である。また、物質移動抵抗を水分脱着と比較し、条件によっては、水素を添加しても効果がみられない場合があることを指摘した。
西川 正史*; 馬場 淳史*; 大土井 智*; 河村 繕範
Fusion Engineering and Design, 39-40, p.615 - 625, 1998/00
被引用回数：14 パーセンタイル：73.06(Nuclear Science & Technology)酸化リチウム、リチウムアルミネート、リチウムシリケート、リチウムジルコネートは、固体増殖ブランケットの候補材であるが、トリチウムの放出挙動は完全に把握できていない。多くのin-situ放出実験が行われ、トリチウムの結晶内拡散律速としてまとめられているが、その結果は一致していない。これは、表面反応、照射欠陥、システム効果の評価が不十分なためである。今回、定常状態でのトリチウム結晶内拡散、トリチウム水の吸収、吸着、二種類の同位体交換反応が、トリチウムインベントリーに与える影響を検討し、これまでに行われた、in-situ実験結果との比較を行った。その結果、パージガス中にある程度の水分が存在していると仮定すると、in-situ実験結果を良く表現できることがわかった。
馬場 淳史*; 西川 正史*; 河村 繕範; 奥野 健二
Journal of Nuclear Materials, 248, p.106 - 110, 1997/09
被引用回数：4 パーセンタイル：37.13(Materials Science, Multidisciplinary)リチウムセラミックスからの増殖トリチウム放出挙動はまだ完全に理解されておらず、多くのin-situ実験結果が、トリチウムの結晶内拡散過程を律速して解析されているものの、表面反応の寄与が無視できないことも指摘されている。筆者らはリチウムセラミックス結晶表面の吸着水量を報告してきたが、今回、同位体交換反応を介して捕捉されるトリチウム量を吸着容量と区別し、交換容量として測定した。交換反応は、結晶表面に強力に吸着した化学吸着水あるいは結晶水中の水酸基を介して生じると考えられ、リチウムジルコネートでは交換容量が観測されなかった。また、トリチウムの結晶内拡散係数,吸着容量、そして今回求めた交換容量から、ブランケット内トリチウムインベントリーを推算し、同位体交換容量が与える影響について検討した。
河村 繕範; 奥野 健二; 西川 正史*
Proceedings of 4th International Workshop on Ceramic Breeder Blanket Interface (CBBI-4), p.235 - 248, 1995/10
セラミック増殖ブランケット内でのトリチウムの挙動については、現実的条件で実験を行うべきとの考えに基づきin-situ実験が行われてきた。しかし、一方で非照射条件での実験も、ブランケット内のトリチウムの移動過程を表現できるパラメータを求めるうえで重要である。筆者らは、既に得ている核種セラミック増殖材の水分吸着データから、トリチウム収着インベントリーと物質移動係数を求めた。そして、結晶内トリチウム拡散係数として報告されているものの中には、水分吸着脱着抵抗や装置配管の影響を含んでいる可能性のある報告値があることを指摘した。また、ブランケットパージ気流中に水素を添加した際の水分発生現象についても、水分発生量と発生速度を定量した。本報告ではこれらの結果について発表する。
石塚 悦男; 河村 弘; 佐川 尚司; 長倉 正昭*; 神澤 徹*
JAERI-M 93-044, 24 Pages, 1993/03
日本から提案されているペブル充填型ブランケットの概念設計を基にして、材料試験炉ではブランケット構造を模擬した試験体の照射試験を計画している。照射試験体を設計するための基礎データを取得するために、試験体中を流れるHeスイープガスによる圧力損失の評価を行った。この結果、実験値はKozeny-Carmanの式の約+25~-60%の範囲に収まり、本式を用いた設計が可能であることが明らかとなった。また、Heスイープガスに100ppmまで水分を添加して圧力損失を測定したところ顕著な水分の影響は見られなかった。
吉田 浩; 岡本 真実*; 小田原 修*; 寺井 隆幸*
JAERI-M 92-217, 54 Pages, 1993/02
ITER計画では第一壁、ダイバータ等のプラズマ対向面にベリリウムの使用の可能性が検討されている。低Z材の金属BeがO,HOに対し高いゲッタリング効果を有し、しかもトリチウムのトラッピングがグラファイトに比べて格段に少ないことによる。また、固体増殖ブランケットでは金属Beを増倍材とする設計が主流となっている。核融合炉開発におけるベリリウム研究は始まったばかりであり、種々の雰囲気ガス、金属材料、酸化物及びリチウムセラミックスとの高温(~500~1000
C)下における化学的共存性についての熱力学的データは極めて少ない。本報告書では、Be製錬、ガス冷却型発電用原子炉の分野における即往研究を概括し、反応速度、平衡定数、反応生成物、反応メカニズム等のデータを整理した。また、原研及び各国の核融合炉開発におけるベリリウム関連研究の概要と主要結果を紹介した。
TiO
及びLiZrO固溶体の微小球製造星野 毅
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、エマルジョン法による先進トリチウム増殖材料微小球の大量製造技術開発を行っている。第一候補材料であるLi添加型LiTiO(LiTiO)は、トリチウム放出特性に優れた5ミクロン以下の結晶粒を有する微小球を得るため、複雑な真空及び水素雰囲気中における焼成が必要であった。そこで、高いLi原子密度を維持し、大気中でも5ミクロン以下の結晶粒径を有する微小球製造が可能な新たな先進増殖材料として、様々な材料を検討した。その結果、LiTiOにLiZrOを混合した固溶体の微小球製造を試み、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、大気中で容易に製造できることを明らかにした。
