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Si
at 14.7 GPa and 800 K森 悠一郎*; 鍵 裕之*; 柿澤 翔*; 小松 一生*; 市東 力*; 飯塚 理子*; 青木 勝敏*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*; et al.
Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, 116(6), p.309 - 313, 2021/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Mineralogy)地球のコアは、対応する圧力温度条件下で純鉄よりも密度が10%低いため、いくつかの軽元素を含んでいると考えられている。水素はその有力候補であるため、これまで主にFe-H系の相平衡関係や物性が調べられてきた。この研究では、14.7GPaおよび800Kでのhcp-FeSi水素化物の重水素のサイト占有率を調べるために、その場中性子回折実験によりFe-Si-Hシステムを具体的に調べた。リートベルト解析の結果、hcp-FeSi水素化物はhcp格子の格子間八面体サイトにのみ重水素(D)が0.24(2)占有することが判明した。Feに2.6wt%Siを添加する(つまりFeSi)ことによるDのサイト占有率への影響は、Fe-D系の先行研究で得られた結果と比較して無視できる程度であった(Machida et al., 2019)。
深田 智*; 林 巧
日本原子力学会誌, 47(9), p.623 - 629, 2005/09
核融合炉の燃料処理技術については、なぜ重水素とトリチウムを燃料として使用し循環処理する必要が有るのか、どのようにプラズマ排ガスから水素同位体を精製し、重水素やトリチウムを同位体分離し、効率よく貯蔵(供給)するのかを解説する。また、トリチウムの安全取扱技術についても、その性質や安全取扱の考え方を整理し、万一の想定異常時にいかに検知し、除去し、その除去したトリチウム(トリチウム水)を処理するのかを解説する。
大村 彩子; 町田 晃彦; 綿貫 徹; 青木 勝敏; 中野 智志*; 竹村 謙一*
Proceedings of Joint 20th AIRAPT - 43rd EHPRG International Conference on High Pressure Science and Technology (CD-ROM), 3 Pages, 2005/06
イットリウム(Y)の水素化物は、金属格子中の水素数によって多彩な物性を示す。この物質では、2つの絶縁体と金属間の転移がある。まず、一つめが金属でfcc構造の2水素化物から絶縁体でhcp構造の3水素化物への転移である。この金属-絶縁体転移に関して理論研究がされており、バンドギャップの形成は金属のd軌道と水素のs軌道の混成によるとの推測がある。もう一方は、絶縁体の3水素化物で見いだした圧力誘起金属化である。Yの3水素化物における金属化もまた、理論計算からおよそ15%の体積減少で生じることが推測されていた。われわれは高圧力下で合成した試料を用いて赤外分光測定を行い、3水素化物の絶縁体-金属転移を圧力23GPaで初めて見いだした。Yの3水素化物が圧力10GPaから20GPaの領域でhcp構造からfcc構造へ変化することが知られている。金属化した23GPaは既にfcc構造への転移が完了しているために、この圧力誘起金属化は構造変化を伴わない電子転移的な変化の可能性が考えられる。
飛田 健次; 小西 哲之; 西尾 敏; 小迫 和明*; 田原 隆志*
プラズマ・核融合学会誌, 77(10), p.1035 - 1039, 2001/10
放射性廃棄物減量化のための炉設計概念(「放射性廃棄物最少化」)を提案した。この設計概念の骨子は、「超伝導コイルの機能を担保するための遮蔽」という従来の遮蔽概念から、「外にある構造物をクリアランス廃棄物にするための遮蔽」へと設計思想を転換することである。このためには従来より遮蔽を強化する必要があるが、遮蔽性能の高いVH
に代表される先進遮蔽材の導入により、これまでのトカマク炉の主半径及び小半径を変更することなく「放射性廃棄物最少化」概念を適用できることを示した。この概念に基づいてA-SSTR2の廃炉に伴って発生する廃棄物量の評価を行った。従来の設計ではトカマク炉本体のうちクリアランス廃棄物と見なせるものは重量で30%にとどまるのに対し、今回提案した設計では83%をクリアランス廃棄物にできる見通しを得、「放射性廃棄物最少化」概念の有効性を示した。
石山 新太郎; 衛藤 基邦
Material Chemistry 96: Proc. of Int. Symp. on Material Chemistry in Nuclear Environment, 0, p.595 - 607, 1996/00
水素貯蔵型高温化学ヒートポンプの開発において、金属間化合物は、水素貯蔵媒体及び熱源として重要であり、特に300
C以上で高性能な材料は世界的にその開発例をみない。本研究では、300-1000Cで作動するTi系及び300-500Cで作動するCa系金属間化合物を試作し、P-C-T特性や反応速度及び繰返し利用する際の劣化特性試験を行い、それぞれ実用化のための特性データを取得したのでこれを報告する。
P-type structure吉田 誠人*; 秋葉 悦男*; 下条 豊; 森井 幸生; 泉 富士夫*
Journal of Alloys and Compounds, 231(1-2), p.755 - 759, 1995/00
被引用回数：14 パーセンタイル：67.58(Chemistry, Physical)ZrNiAlはFeP構造を持つ合金であるが、水素を吸蔵することができる。FeP構造を持つ合金の水素吸蔵は他に1例報告されているのみなので、重水化物を合成し、中性子回折法による結晶構造解析を行った。水素は、Zrが3個、Niが2個からなる5配位のサイトを占めることが判明した。また水素吸蔵に伴い、結晶格子が異方的に膨張することが観測され、この原因は、親和性の高いZrと水素の間の距離がせばまるのに対してNiと水素の距離は延びたためであると説明した。
小西 哲之; 長崎 正雅; 奥野 健二
Journal of Nuclear Materials, 223, p.294 - 299, 1995/00
被引用回数：101 パーセンタイル：99.07(Materials Science, Multidisciplinary)金属間化合物ZrCoは室温付近で水素同位体を吸収する一方、400度付近で1気圧程度の圧力のガスを放出するため、金属ウランの代替物質としてトリチウムの回収貯蔵、供給に広く使われつつある。ZrCo水素化物中には加熱水素放出時にも僅かの水素が残留し、またそれが時として水素吸蔵容量の減少を伴う現象として進行する。X線分析の結果、通常の使用温度より高い450度以上の高温で、かつ水素化物の分解しない高水素圧下でZrCoHxがZrHとZrCo相を生ずる2ZrCo+H-ZrH+ZrCoの不均化反応が起こることが見い出された。この過程は可逆で、不均化反応で生成した物質は500度以上での数時間の真空排気によりほぼ完全にZrCoに戻る。この結果から、実用的にはZrCoの使用限界と、不均化反応が起きたときの再生法が得られる。
小西 哲之; 長崎 正雅; 林 巧; 奥野 健二
Journal of Nuclear Materials, 223, p.300 - 304, 1995/00
被引用回数：22 パーセンタイル：87.04(Materials Science, Multidisciplinary)金属間化合物ZrCoは室温付近で水素同位体を吸収する一方、400度付近で1気圧程度の圧力のガスを放出するため、金属ウランの代替物質としてトリチウムの回収、貯蔵供給に広く使われつつある。しかし長時間の加熱状態の想定されるような、トリチウムの供給に重点のある利用法では、トリチウム放出温度が若干低い方がトリチウム透過、グローブボックス熱負荷、不均価反応の防止のために望ましい。金属間化合物HfCoはZrCoと同一の結晶構造、極めて近い格子定数を持ち、ZrCoと固溶体を作ることが期待される一方、水素に対しては数桁高い平衡圧を示す。Hf、Zr、CoをZr
Hf
Co(0≦x≦0.5)の組成に混合溶解して生成した物質はX線分析では見かけ上単一相で、その組成-圧力等温線は単一の水素化物相を示す。平衡圧の温度依存はアレニウス表現でき、HfCo含有量により高圧側へ平行移動する。つまりこの貯蔵材は水素平衡圧を制御できる。
小西 哲之; 長崎 正雅; 林 巧; 奥野 健二
Fusion Technology, 26(3), p.668 - 672, 1994/11
金属間化合物ZrCoはウランの代替物質としてトリチウムの回収,貯蔵,供給に広く使われつつあるが、時として加熱再生しても水素が残留し、吸蔵容量が減少する現象が発生する。X線分析の結果、これは比較的高温,高水素圧下でZrCoHがZrHとZrCo相を生ずる不均化反応と判明した。この過程は可逆で、不均化した物質は高温真空排気によりほぼ完全にZrCoに戻る。不均化は400度以下では極めて遅いためZrCo基の、より水素平衡圧の高い物質が合成できればこの問題を回避できる。HfCoはZrCoと同一の結晶構造、近い格子定数を持ちZrCoと固溶体を作ることが期待される一方、水素に対しては数桁高い平衡圧を示す。Hf,Zr,Coの混合溶解で生成した物質はX線分析の結果単一相を示し、その水素平衡圧の温度変化はHfCo含有量によりほぼ平行移動する。この結果は任意の水素平衡圧を持つ貯蔵材料を合成できる見通しを示唆する。
長崎 正雅; 小西 哲之; 勝田 博司; 成瀬 雄二
Fusion Technology, 9, p.506 - 509, 1986/00
ジルコニウム・コバルト金属間化合物を合成し、ZrCo-H系の平衡圧を130C~400C、10Pa~130kPaの範囲で測定した。組成-圧力等温線(PC Isotherm)にはプラトーが存在し、その平衡圧はウラン-水素系のそれより約一桁高い。また水素の吸蔵・脱着サイクルにおいて、PC Isotherm上には顕著なヒステリシスがみられた。これらの結果に基づき、ジルコニウム・コバルトはウランゲッターの代替物としてトリチウムの回収・貯蔵・供給に使用できる見通しが得られた。すなわち、室温付近においては10
torr以下の分圧にまで水素を吸収する一方、400C以上ではその大部分を数100torrの圧力で放出することができる。また、この金属粉および水素化物粉のいずれも空気中で自然発火しないことも長所である。
合金の水素化遠藤 成輝*; 齋藤 寛之; 町田 晃彦
no journal, ,
AlNi合金は常温常圧でCuTi型構造をとる金属間化合物である。この合金は常圧近傍では水素をほとんど固溶しない。数GPaの超高圧下では、体積膨張率から計算してH/M
0.25程度の水素を固溶することを見いだした。
齋藤 寛之
no journal, ,
放射光その場観察と高温高圧合成技術を組み合わせて新規金属水素化物研究を進めている。我々のグループの技術ではmm
以下の微量な試料のみが合成可能で、中性子線回折による構造解析に必要な量の試料を合成することが困難であった。愛媛大学先進超高圧科学研究拠点の共同利用プログラムによって大容量試料を処理することができる超高圧発生装置を使用することで、中性子線回折実験可能な量の試料合成を行うことができるようになった。これまで得られている最新の成果を、我々のこれまでの合成研究の成果と併せて紹介する。
遠藤 成輝*; 齋藤 寛之; 町田 晃彦
no journal, ,
高温高圧下でアルミニウム基合金AlCuが侵入型水素化物を形成することを見いだし、同様の手法を用いてアルミニウム基合金の水素化反応探索を進めている。CsCl構造を有するAlFe, AlCoおよびAlNi合金が高温高圧下で水素化し、侵入型水素化物を形成することを発見したので報告する。
齋藤 寛之
no journal, ,
Hが負の値をもつ水素化物に圧力を加えると、反応の平衡温度が単調に増加する。このことは、常圧常圧では熱力学的に不安定な水素化物も圧力を加えることで安定に存在できるようになることを示している。高温高圧下で合成された試料はカイネティクスの影響により分解反応が進行せず、準安定状態として常温常圧下に回収できる場合がある。筆者らはこの圧力効果を利用して高温高圧下で新規水素貯蔵材料の合成研究を進めている。当日は高温高圧法と放射光その場観察および理論計算を組み合わせた新規水素貯蔵材料開発研究について、最新の成果を交えながら紹介する。
齋藤 寛之
no journal, ,
アルミニウムは軽量かつ資源量が豊富で安全性も高いため水素貯蔵材料の原料として有望である。アルミニウムを主原料とする水素貯蔵材料として錯体水素化物の研究が進められているが、水素貯蔵材料として利用する上で必要な条件をすべて満たすような材料の開発には至っていない。一方、多くの金属・合金は錯体水素化物と性質の異なる侵入型水素化物を形成することが知られているが、アルミニウムを主原料とする侵入型水素化物合成の報告例は無かった。新規水素化物が実現しやすい高温高圧環境下でアルミニウムを主原料とする侵入型水素化物の実現を試みた。
齋藤 寛之; 高木 成幸*; 青木 勝敏*; 折茂 慎一*
no journal, ,
理論計算、放射光その場観察技術、高温高圧合成法を組み合わせて、複数の新規水素化物の合成に成功した。発表ではアルミニウム系の材料の侵入型水素化物合成に関する成果、および、3d遷移金属錯体水素化物の合成に関する成果を中心に最新の成果を紹介する。
齋藤 寛之; 高木 成幸*; 折茂 慎一*
no journal, ,
高温高圧合成法と放射光その場観察技術および理論計算を組み合わせ、新規水素化物の合成研究を進めている。難水素化金属合金の水素化物探索を中心に最近の成果を紹介する。
齋藤 寛之; 高木 成幸*; 折茂 慎一*
no journal, ,
高温高圧合成法と放射光その場観察技術および理論計算を組み合わせ、新規水素化物の合成研究を進めている。1GPa以上の高圧下では水素の化学ポテンシャルが急増し、金属と水素の反応性が急増するため、新規水素化物が実現しやすくなる。放射光その場観察技術を組み合わせると、高温高圧環境下の試料の構造情報をほぼリアルタイムで得ることができるため、新規水素化物の探索を効率的に進めることが可能となる。さらに理論計算による合成予測、および、計算結果と回収試料の分析結果の比較による物性評価により、新規水素化物の合成研究が飛躍的に進捗する。発表では難水素化金属合金の水素化物探索を中心に最近の成果を紹介する。
齋藤 寛之; 高木 成幸*; 飯島 祐樹*; 佐藤 豊人*; 松尾 元彰*; 青木 勝敏*; 折茂 慎一*
no journal, ,
水素貯蔵の目的に加えて、イオン伝導・超伝導などの機能性材料創出とその物性研究を目的として新規水素化物の合成研究が進められている。固体の金属と水素ガス(高温高圧下では水素流体)が共存するよりも、固体の水素化物を生成した方が系の体積が小さくなるため、高圧化では新規水素化物が実現しやすくなると期待できる。発表者らはあらかじめ理論計算により新規水素化物の合成可能性を評価し、得られた結果をもとに合成研究を進めている。また、高温高圧化の合成条件を決定するために、SPring-8の放射光を利用したその場観察実験を行っている。本発表では高温高圧法を用いて合成された錯体水素化物について紹介する。
齋藤 寛之; 高木 成幸*; 折茂 慎一*; 青木 勝敏*
no journal, ,
低炭素社会水素実現のために水素エネルギー利用研究が進められている。水素は体積エネルギー密度が低いため、特に燃料電池への車載など重量や体積に制限がある場合にどのようにして貯蔵するかが課題の一つとなっている。水素化物は固体で水素を蓄えるため、水素の体積密度が高くかつ安全な貯蔵方法である。現在得られている水素貯蔵材料は重量あたりの水素吸蔵量が小さく、軽量な材料の開発が求められている。発表者らはあらかじめ理論計算により合成対象の熱力学的安定性を評価し、得られた結果をもとに新規水素貯蔵材料の高圧合成研究を進めている。本発表では上述の方針で合成された新規水素化物について紹介する。
