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論文

General properties on compatibility between Be-Ti alloy and SS 316LN

土谷 邦彦; 内田 宗範*; 河村 弘

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1057 - 1063, 2006/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:64.08(Nuclear Science & Technology)

核融合原型炉の中性子増倍材料として期待されているBe-TiやBe-Vのようなベリリウム系合金は、高温で使用可能で化学的安定な先進材料として注目されている。そこで、ベリリウム系合金(Be-Ti)と構造材料(SS316LN)との両立性試験を行い、その両立性及び反応素過程について調べた。Be-Ti系合金としては、Be$$_{12}$$Ti相と$$alpha$$Be相が共存するBe-5at%Ti及びBe-7at%Tiを用いた。接触面のX線回折の結果、反応生成物はBeNi及びBe$$_{2}$$Feであった。SEM観察の結果、2種類のBe-Tiとも、800$$^{circ}$$C$$times$$1000時間の反応層厚さは100$$mu$$m程度と、Be単体(反応層厚さ:約300$$mu$$m)と比較して小さく、これらのBe-Ti系合金が良好な両立性を有することを明らかにした。この結果、Be$$_{12}$$Ti相と$$alpha$$Be相が共存するBe-Ti系合金は、高温での両立性に良好な特性を有することが示された。

論文

よくわかる核融合炉のしくみ,7; 核融合炉を成立させる最適な材料,過酷な照射条件に耐える新材料の開発最前線

長谷川 晃*; 土谷 邦彦; 石塚 悦男

日本原子力学会誌, 47(8), p.536 - 544, 2005/08

本講座は、核融合以外の分野の方々に核融合開発の現状と今後の展望について理解を深めてもらうために、原子力学会誌に連載されるものである。本原稿では、「第7章 核融合炉を成立させる最適な材料」のうち、トリチウム増殖材料及び中性子増倍材料について記載する。

論文

Present status of beryllide R&D as neutron multiplier

河村 弘; 高橋 平七郎*; 吉田 直亮*; 三島 良直*; 石田 清仁*; 岩立 孝治*; Cardella, A.*; Van der Laan, J. G.*; 内田 宗範*; 宗像 健三*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 329-333(1), p.112 - 118, 2004/08

 被引用回数:25 パーセンタイル:13.7(Materials Science, Multidisciplinary)

ベリウム金属間化合物研究の現状と今後の研究計画について紹介する。ベリリウム金属間化合物が、微小球形状の中性子増倍材料として利用できるか否かを明らかにするため、低放射化性等の利点を有するBe$$_{12}$$Tiを用いた研究が1997年から日本で開始された。まず、回転電極法による微小球製造性に関しては、BeとTiの状態図研究から開始し、組成と組織の相関を明らかにした。それらの結果から、回転電極法で製造するために必要な電極棒の製造方法として、(1)$$alpha$$BeとBe$$_{12}$$Tiの固溶体を用いる方法と(2)Be$$_{12}$$TiとBe$$_{17}$$Ti$$_{2}$$の固溶体を用いる方法を選定し、(1)の方法により試作試験を行った。その結果、微小球が得られることが明らかになった。さらに、Be$$_{12}$$Tiの核的特性や各種特性評価を行った。それらの結果から、Be金属に比べて、トリチウムのインベントリーが小さく、構造材料やトリチウム増殖材料との両立性も優れており、水蒸気や空気中における化学反応性も小さいことが明らかになった。また、加速器を用いた照射損傷試験の結果、Be金属よりも照射損傷を受けにくいことが明らかになった。今後は、IEA国際協力の元、ヘリウムがベリリウム金属間化合物中に6000appm生成するまで中性子照射を行い、スエリング特性等を明らかにする予定である。

論文

Stability of titanium beryllide under water vapor

宗像 健三*; 河村 弘; 内田 宗範*

Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part2), p.1357 - 1360, 2004/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:38.6(Materials Science, Multidisciplinary)

先進中性子増倍材料として期待されているBe$$_{12}$$Tiについて、LOCA時の安定性に大きな影響を与える水蒸気との反応性について研究した。HIPで製作したBe$$_{12}$$Tiについて、反応管内において水蒸気を含むArガスを流入して1000$$^{circ}$$Cまで加熱して生成する水素ガス濃度を質量分析計により測定した。Be$$_{12}$$Tiは500$$^{circ}$$Cから水蒸気と反応を開始したが、その生成速度はBeに比べて10$$^{-3}$$以下であり、1000$$^{circ}$$CまでBeに典型的なブレークアウェイは観察されなかったことから、Be$$_{12}$$Tiは優れた水蒸気に対する安定性を有することを明らかにした。

論文

Study on reactivity of titanium beryllide with water vapor

宗像 健三*; 河村 弘; 内田 宗範*

JAERI-Conf 2004-006, p.210 - 215, 2004/03

核融合ブランケット用中性子増倍材料として検討されているBe$$_{12}$$Tiについて、安全性に影響を与える水蒸気反応性について評価した。Be$$_{12}$$Tiディスクは白金製メッシュで石英反応管内に保持された。水蒸気濃度を調整したArガスを流しながら1000$$^{circ}$$Cまで加熱を行い、生成する水素,酸素及び水蒸気の濃度を質量分析計で測定した。水蒸気との反応は500$$^{circ}$$Cで開始され、1000$$^{circ}$$Cで終了した。ベリリウム金属の水蒸気反応で観察されるブレークアウェイ現象は起こらず、水素の生成量も極めて小さかった。Be$$_{12}$$Tiは水蒸気との反応が小さく、安全性の観点からメリットがあると言える。

論文

Phase equilibria in the Be-V and Be-Ti binary systems

大沼 郁雄*; 貝沼 亮介*; 宇田 実*; 岩立 孝治*; 内田 宗範*; 河村 弘; 石田 清仁*

JAERI-Conf 2004-006, p.172 - 183, 2004/03

先進中性子増倍材料として期待されているベリリウム金属間化合物について、特にBe-Ti, Be-Vの2元系状態図について研究した。中性子増倍材料として実用可能な高Be側(Be-5$$sim$$23at%Ti,Be-5$$sim$$25at%V)の試料をアーク溶解法で作成し、1200$$sim$$1450$$^{circ}$$Cにて熱処理したものについて、電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いて生成する相を詳細に固定した。その結果、今まで不明であった特にBe-rich側での同系の状態図を明らかにした。

論文

Elemental development of beryllide electrode for pebble production by rotating electrode method

内田 宗範*; 宇田 実*; 岩立 孝治*; 中道 勝; 河村 弘

Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part2), p.1342 - 1346, 2004/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.07(Materials Science, Multidisciplinary)

原型炉用中性子増倍材料として期待されているベリリウム金属間化合物(Be$$_{12}$$Ti)製回転電極棒を真空鋳造法で製造するために必要な要素技術として、Be$$_{12}$$Tiとの反応の少ない溶解炉材料技術及び健全な鋳塊を鋳造するための鋳造技術の二つの要素技術について行った研究成果を報告する。溶解炉材については、誘導溶解炉と候補耐火物製坩堝を用いた溶解実験により、溶湯との反応や不純物の汚染の少ない材質として、BeOの使用が有効であることを明らかにした。鋳造方法については、Be$$_{12}$$Tiの鋳造実験より、鋳型形状が引け巣や鋳造割れに与える影響を明確にするとともに、これらを防止する手段として、水冷銅鋳型を鋳型底部の替わりに使用し、底部から強制冷却する方法が有効であることを明らかにした。

報告書

「先進原子力機能材料(ベリリウム金属間化合物)に関する研究会」講演資料集

大洗研究所材料試験炉部

JAERI-Review 2003-026, 163 Pages, 2003/09

JAERI-Review-2003-026.pdf:16.05MB

本報告書は、日本原子力研究所主催の「先進原子力機能材料(ベリリウム金属間化合物)に関する研究会」の講演要旨及び講演で使用された発表資料を収録したものである。本研究会は、2003年3月17日に東京の丸の内ビルディングにおいて、金属工学及び核融合炉材料開発に携わる日本の産学官の研究者20名の出席のもとに開催された。ベリリウム金属間化合物は、既存材料であるベリリウム金属が高温・高中性子照射を余儀なくされる発電用核融合炉に使用した場合に課題となる、水蒸気との反応性,トリチウムインベントリ及びスエリングを改善するために原研が開発してきた先進材料である。本研究会は、研究成果や共同研究の可能性等についての議論を通じて、ベリリウム金属間化合物に関する研究の促進を図ることを目的として開催された。本研究会では、ベリリウム金属間化合物(Be$$_{12}$$Ti)を用いた研究成果に関する9件の講演と、「ベリリウム金属間化合物の製造に関する研究」及び「ベリリウム金属間化合物の特性評価と全日本的取組み」と題した2件の総合討論が行われた。本研究会における発表と議論により、ベリリウム金属間化合物の先進原子力機能材料としての有効性が明らかになるとともに、製造技術,材料特性などに関する検討課題が明らかになった。

論文

Development of advanced blanket materials for a solid breeder blanket of a fusion reactor

河村 弘; 石塚 悦男; 土谷 邦彦; 中道 勝; 内田 宗範*; 山田 弘一*; 中村 和幸; 伊藤 治彦; 中沢 哲也; 高橋 平七郎*; et al.

Nuclear Fusion, 43(8), p.675 - 680, 2003/08

 被引用回数:21 パーセンタイル:39.61(Physics, Fluids & Plasmas)

核融合原型炉を実現するために、先進ブランケットの設計研究が行われている。これらの設計では、より高い発電効率を目指して冷却材温度を500$$^{circ}C$$以上としており、高温に耐え、また高中性子照射量まで使用できるブランケット材料(トリチウム増殖材料及び中性子増倍材料)の開発が求められている。本論文では、原研及び国内の大学、産業界が共同で実施してきたこれら先進ブランケット材料の開発の現状について報告する。トリチウム増殖材料に関しては、トリチウム放出特性に悪影響を及す高温での結晶粒径成長を抑制できる材料の開発として、TiO$$_{2}$$を添加したLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$に注目し、湿式造粒法による微小球の製造技術開発を実施した。この結果、固体ブランケットに用いる微小球製造に見通しが得られた。中性子増倍材料に関しては、融点が高く化学的に安定な材料としてベリリウム金属間化合物であるBe$$_{12}$$Ti等に注目し、回転電極法による微小球の製造技術開発及び特性評価を実施した。この結果、ベリリウムの含有量を化学量論値より多くすることにより、延性を増すことによって、微小球の製造に見通しが得られた。また、Be$$_{12}$$Tiはベリリウムより中性子照射によるスエリングが小さいことなど、優れた特性を有していることが明らかとなった。

報告書

核融合炉用ベリリウム技術の日本における研究開発現状に関する調査; 「第5回核融合炉用ベリリウム技術に関する国際会議」での最新研究成果

河村 弘

JAERI-Review 2002-011, 165 Pages, 2002/06

JAERI-Review-2002-011.pdf:28.71MB

本報告書は、IEA主催の「第5回核融合炉用ベリリウム技術に関する国際会議」において、核融合炉用ベリリウム技術に関する日本の研究開発現状についてレビューしたものである。本国際会議は、モスクワのファイナンシャルアカデミー会議場において、ドイツ,ロシア,カザフスタン,米国,日本等10カ国から約60名(発表件数:39件)の出席のもとに2001年10月10日から12日まで3日間開催された。日本からの発表件数は13件であった。本国際会議で発表された日本におけるベリリウム技術開発の最近の傾向としては、中性子増倍材料技術に関しては、Be$$_{12}$$Ti等のベリリウム金属間化合物の研究開発に特化されつつあることと、第一壁材料技術に関しては、高温等方加圧法(HIP法)を用いたベリリウムと銅合金の接合技術について明るい見通しが得られつつあることが明らかになった。

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