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論文

Dissolution and chemical analysis of Zr-based lanthanide nitrides

林 博和; 千葉 力也*

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 5, p.196 - 199, 2018/11

原子力機構は、加速器駆動システム(ADS)用マイナーアクチノイド(MA)核変換燃料としてウランを含まないMA窒化物燃料の研究開発を実施している。本研究では、MA核変換燃料の第一候補である、窒化ジルコニウム(ZrN)を不活性母材として用いる窒化物固溶体について、ランタノイド元素を超ウラン元素の模擬物質として用いた硝酸中への溶解挙動測定試験を行った。その結果、ZrN粉末試料の8M硝酸への溶解は室温で約100日、約110$$^{circ}$$Cでの加熱条件下で15時間かかるのに対し、0.4DyN-0.6ZrN固溶体粉末試料は室温の8M硝酸中に容易に溶解することを示した。また、0.4DyN-0.6ZrN固溶体粉末試料を硝酸で溶解した溶液の化学分析試験によって、試料の組成を測定した。

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:8 パーセンタイル:50.11(Nuclear Science & Technology)

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:13 パーセンタイル:72.4(Materials Science, Multidisciplinary)

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

Structural stability and thermodynamic properties of Zr-N alloys

小川 徹

Journal of Alloys and Compounds, 203, p.221 - 227, 1994/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:55.74(Chemistry, Physical)

Zr-N合金の状態図と熱力学的性質を、fcc,hcp,bcc型の金属副格子を有する一窒化物を仮定することにより、モデル化した。系に存在する各相は、完全に占有された金属副格子と、不完全に占有された非金属副格子とから成るものとした。状態図の特徴に基づき、hcp型及びbcc型の一窒化物の格子安定性エネルギーを評価した。実験データにモデル・パラメータを当てはめることはせずに、良い精度で合金の熱力学的性質の予測ができた。bcc型Zr-N合金の$$omega$$相型格子歪みの可能性にかかわる結晶学的側面を、併せて議論した。

論文

Reactions between U-Zr alloys and nitrogen

赤堀 光雄; 伊藤 昭憲; 小川 徹; 宇賀神 光弘

Journal of Alloys and Compounds, 213-214, p.366 - 368, 1994/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:48.98(Chemistry, Physical)

高速炉用U-Pu-Zr合金燃料ではその表面にZr富化層の生成が報告されており、これは不純物窒素に起因すると考えられる。本報では、U-Zr合金と窒素との反応をEPMA及びマイクロX線回折により詳細に調べ、反応層生成と温度、合金組成との関連について明らかにした。窒素圧90~150Ton反応温度873~1273Kでは、主たる反応層として、表面から順にU$$_{2}$$N$$_{3}$$、ZrN、窒素固溶$$alpha$$-Zr層が生成し、さらにZr濃度が高い合金ほど、ZrN/$$alpha$$-Zr(N)の生成が優勢となること等を見出した。また、窒素圧~1Torrの低圧下における生成反応層との比較を行った。

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。

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