核融合炉で使用後10年以内に再利用可能な低放射化バナジウム合金の試作開発

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これまでに、10年後の放射能に最も大きく影響する不純物Coの低減に成功した帯溶融精製高純度Vを量産し、合金元素のCrとTiを添加して合金を追加試作した。合金の組成については、これまでに強度、イオン照射、プラズマ照射で絞り込んだものの中でも特に、現行のV-4 mass%Cr-4 mass%Ti合金と同等以上の特性が期待できるV-10 mass%Cr-1 mass%Ti合金を試作した。合金化後のGD-MS分析により低放射化不純物の濃度を測定したところ、Co濃度は0.05 mass ppmであり、核融合炉で使用後10年で再利用できるレベルを保っていたが、Al、Ni、Cuで増加が見られた。このうち、Al、Cuはこれまでの研究により真空溶解で除去可能であることが分かっているため大きな問題とはならないが、NiについてはVが金属になった状態からの除去が難しく、原因と対策について検討中である。ベルギー材料試験炉BR-2での中性子照射に供する試験片を製作した。中性子照射には3本のサブキャプセルを装荷できることとなり、そこに引張試験片、衝撃試験片、水素透過試験片、電子顕微鏡試験片を装荷した。合金元素であるCr、Tiの効果を系統的に明らかにするため、これまでに絞り込んだ候補組成のみではなく、V-(4～12) mass%Cr-(0～4) mass%Tiの広範囲の組成の試料を照射キャプセルに組み込んだ。バナジウム合金は照射中に酸化すると酸化による固溶硬化が大きくなり、照射硬化の影響が評価しがたくなるため、キャプセルにはバナジウム合金試料のみを封入した。バナジウム合金専有でかつ、体積の大きな衝撃試験片を装荷したキャプセルの中性子照射は近年なく非常に貴重であり、今後大きな成果が見込まれる。中性子照射及び腐食試験以外の研究項目については、追加的な実験を実施するとともに、研究のまとめを開始した。