核融合炉用新型固体トリチウム増殖材の開発とトリチウム放出特性の検討

聚变反应堆新型固体氚增殖材料的研制及氚释放特性研究

• 批准号: 11780357
• 负责人: 宗像 健三
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11780357/
• 关键词: 核融合; トリチウム; ブランケット; 増殖剤; リチウム; 同位体交換反応; セラミック; 照射; 増殖材

次世代のエネルギー源として有望視されている核融合炉では核融合反応による中性子をブランケットに照射し、リチウムと中性子の反応により核融合燃料であるトリチウムを増殖する。ブランケット材(増殖材)として有望視されているのは、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等の固体増殖材である。増殖されたトリチウムは水素を含むヘリウムガスと増殖材を接触させて回収される。しかしながら、低温では増殖材からのトリチウム放出速度は表面からのトリチウムの離脱が律速となり、十分なトリチウムの回収速度を得ることが困難である。そこで、筆者は固体増殖材に触媒作用を持つ金属を添加することにより、同位体交換反応を促進しトリチウム放出を迅速化する方法を考えた。このために、まず固体増殖材(リチウムシリケート)にプラチナやパラジウムを含浸させた触媒型固体増殖材を調整した。この触媒型増殖材をた京都大学原子炉実験所にて中性子照射し、実際にトリチウムを生成させた。このトリチウムを含有する触媒型増殖材を管型反応器を用いて加熱し、トリチウムの放出実験を行った。この結果、プラチナやパラジウムを含浸させたリチウムシリケートではトリチウムの放出が低温域でも大きいことがわかった。さらに、リチウムタイタネートについても同様の検討を行った結果、やはり触媒金属を担持させた場合トリチウム放出が促進されることがわかった。貴金属以外の安価な金属としてニッケルや銅を選定し、その効果も調べた。ニッケルをリチウムシリケートに含浸するとプラチナやパラジウムと同様に、交換反応は促進され、トリチウムの放出速度は増加することがわかった。しかしながら、銅ではその効果はほとんどなかった。トリチウムの放出実験結果を数値シミュレーションによって解析した。その結果、単純な拡散機構を考慮するだけのモデルでは、数値計算により実験結果を適切に再現することができなかったが、照射欠陥の効果を考慮することで実験結果の再現が可能となった。

The next generation of nuclear fuel sources is expected to grow in the nuclear fusion furnace. It is expected that the growth of the seed material (seed material) will be affected by the growth of the seed material, such as solid seed material, acid seed material, seed material and so on. The growth of the plant is due to the increase in the number of nutrients in the plant and the increase in the number of nutrients in the plant. It is difficult to obtain the release speed of the growth material at low temperature and the recovery speed of the growth material at high temperature. This paper discusses the method of accelerating the release of metal by solid donor catalysis. This is the first time that a catalyst type solid growth material has been modified by impregnation. This catalytic growth material was produced by the Kyoto University Atomic Furnace. The catalyst contained in the reactor is used to heat and discharge the catalyst. The results of this study are as follows: 1. Immersion of water in the atmosphere; 2. Emission of water in the low temperature range; 3. The results of the same investigation and the results of the catalyst metal support are as follows: A metal other than noble metal is selected and adjusted accordingly. In the case of immersion, the rate of exchange and reaction is increased, and the rate of release is increasedしかしながら、铜ではその効果はほとんどなかった。The results of the test were analyzed. The results of the calculation are considered to be accurate and reproducible.

项目成果

K.Muanakata et al.: "Tritium Release from Improved Ceramic Tritium Breeder with Catalytic Function"Journal Of Nuclear Science and Technology. 36. 962-964 (1999)

K.Muanakata等人：“具有催化功能的改进陶瓷氚增殖器的氚释放”核科学与技术杂志。

K.Munakata et al.: "Enhancement of Tritium Release from Ceramic Breeders with Impregnated Catalytic Additives"Fusion Engineering and Design. 49-50. 621-628 (2000)

K.Munakata 等人：“用浸渍催化添加剂增强陶瓷增殖器的氚释放”融合工程与设计。

K.Muanakata et al.: "Tritum Release from Improved Ceramic Tritium Breeder with Catalytic Function"Journal Of Nuclear Science and Technology. 36. 962-964 (1999)

K.Muanakata 等人：“具有催化功能的改进陶瓷氚增殖器的氚释放”核科学与技术杂志。