逆化学ポテンシャル付加の溶融塩液体膜による核融合炉トリチウム透過漏洩抑制の研究

逆化学势熔盐液膜抑制聚变反应堆氚渗透泄漏研究

• 批准号: 17656297
• 负责人: 深田 智
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656297/
• 关键词: 溶融塩; トリチウム; 漏洩; Flibe; 核融合炉; 透過; イットリウム

核融合炉先進ブランケット材料に一つであるFlibe(2LiF+BeF_2)混合溶融塩は化学的に安定、高磁場下での高温運転が可能である特徴がある。その一方、燃料である放射性トリチウムは天然に存在しないので、炉を運転しながら製造する必要があるが、このFlibeのトリチウム溶解度は低く、ブランケット内に平衡なトリチウム分圧では、廃刊や炉壁を通して漏えいする可能性が高い。従来考えられている低トリチウム透過性のアルミナ膜を配管表面に塗布し、トリチウム漏洩を阻止する方法では、使用中に表面にクラックが入り透過阻止性能が急激に落ちる可能性が高い。本研究では、核融合炉からのトリチウム漏洩阻止策の革新的アイデアとして流体膜透過壁にトリチウム濃度勾配と逆の水素化学ポテンシャル電圧を付加しトリチウム透過漏洩防止可能性を実験的に証明しようとしたものである。本年度は当初計画した研究計画の2年目の最終年度であり、初年度に製作した実験装置にFlibeあるいはその模擬流体のFlinakの透過試験と、Flinakに逆化学ポテンシャルに相当する電位差を付加し、透過漏洩が抑制されるかどうかを調べた。まずFlibeおよびFlinakで水素の透過率をそれぞれ逆ポテンシャル付加せずに水素透過率を調べた次にFlinakに絞り、逆化学ポテンシャルを付加して透過率を調べたところ、水素透過率は減少した。この結果、本研究の当初の目的は達成されたが、水素透過率の減少は長く続かず、短時間でもとに戻った。これはFlibeあるいはFlinakに当初より含まれる不純物イオンが原因と考えられ、溶解している水素の化学種が非常に精製された状態では、H_2の分子形であるが、不純物混在化ではHFのイオン結合形に変化し、溶融塩中に付加する電位差は同じでも、伝導率が大きく変化することが原因と考えられた。今後は溶融塩の不純物濃度を厳しく管理することで完全な透過漏洩防止策の決定を行うことが必要であるとの結論を得た。本研究の過程で得られた溶融塩の水素透過率、溶融塩の酸化還元制御による不純物管理、電極に使用したプロトン導電体とニッケル膜の導電性について論文報告した。

Flibe(2LiF+BeF_2) mixed melt reactor is chemically stable, and its high temperature operation under high magnetic field is possible. The radioactivity of one of the fuels is not naturally present, and the furnace operation is necessary for production. The solubility of the fuel is low, and the equilibrium pressure in the furnace is high. In the future, the possibility of rapid degradation of transmission barrier properties due to coating and leakage barrier methods on pipe surfaces and in use is high. This study demonstrates the possibility of improving the leakage prevention of nuclear fusion furnaces by improving the concentration of water in the fluid membrane through the wall and by increasing the voltage of the fluid membrane through the wall. This year is the final year of the 2-year research plan, the first year of production, the first year of production, the second year of production, the third year of production, the fourth year, the fourth year, Flibe and Flinak water transmittance are adjusted accordingly. The results show that the original goal of this study is achieved, and the reduction of water transmittance is long and short. The chemical species of H_2 are in a highly refined state. The molecular form of H_2 is mixed with impurities. The potential difference between HF and HF is the same. The conductivity is large. In the future, the concentration of impurities in the solution will be determined. The process of this study has been reported in the paper on the water permeability of the solution, the impurity management, the use of the electrode and the conductivity of the solution film.

项目成果

Proton transfer in SrCeO3-based oxide with internal reformation under supply of CH4 and H2O

在 CH4 和 H2O 供应下进行内部重整的 SrCeO3 基氧化物中的质子转移

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2005.08.002
• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Nuclear Materials
• 影响因子: 3.1
• 作者: S. Fukada;Shigenori Suemori;Ken Onoda
• 通讯作者: Ken Onoda

Rates of methane decomposition and hydrogen permeation in catalytic-permeable Ni tube reactor

催化渗透镍管反应器中甲烷分解率和氢气渗透率

• 发表时间: 2006
• 期刊: Fusion Science and Technology 50
• 作者: S.Fukada;S.Ono;S.Suemori
• 通讯作者: S.Suemori

Carbon tiles as spectral-shifter for long-life blanket in LHD-type Reactor FFHR

碳瓦作为 LHD 型反应堆 FFHR 中长寿命覆盖层的光谱变换器

• 发表时间: 2006
• 期刊: Fusion Engineering and Design 81
• 作者: A.Sagara;S.Imagawa;T.Tanaka;T;Muroga;Y.Kubota;T.Dolan;H.Hashizume;T.Kunugi;S.Fukada;A.Shimizu;T.Terai;O.Mitarai
• 通讯作者: O.Mitarai

Recovery of tritium from liquid blanket materials

从液体覆盖层材料中回收氚

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of A mini-workshop on ITER Related Tritium Technology in China
• 作者: H.Tanaka;N.Mizuno;M.Nishikawa;S.Fukuda;M.Yoshitake;S.Fukada;S.Fukada
• 通讯作者: S.Fukada

Control of tritium in FFHR-2 self-cooled Flibe blanket

FFHR-2 自冷 Flibe 毯中氚的控制

• 发表时间: 2006
• 期刊: Fusion Engineering and Design 81
• 作者: S.Fukada;A.Morisaki;A.Sagara;T.Terai
• 通讯作者: T.Terai