トリチウム増殖に関する基礎研究

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本研究課題では、LiF-Pb【F_2】,【Li_2】O等のブランケット候補材中のトリチウムの拡散係数あるいは化学形態等の重要な基礎的性質を、ブランケット設計の際に充分に議論に耐える程度に与え、かつそれら材料の内【Li_2】Oについては実際に原子炉中で加熱下で中性子照射しながらトリチウムを回収することにより、Ky工学的な立場からその材料中でのトリチウムの挙動を明らかにすることを目的としたものである。LiF-Pb【F_2】については、想定使用状態が液体であることからその溶融凝固ペレットにより気孔のないサンプルについて、拡散方程式の境界条件を満足させるべく充分薄いペレットを用い拡散係数を得た。それから得られた拡散の活性化エネルギはLiF単一塩の中でのそれよりかなり小さく拡散機構が両者内で異なることを明らかにした。【Li_2】O焼結ペレット中のトリチウムの拡散挙動については赤外吸収スペクトルと質量分析法とを組合せて不純物濃度を求める方法を確立しそれによって品質のそろった試料により充分再現性のあるものが得られた。 東大弥生炉を用いた高温、中性子照射下での【Li_2】Oからのトリチウム回収実験では、トリチウムの化学形は体系内の酸素の活量に依存し、これが大きいときには水の形で、小さい時には水素の形で存在すること、および、放出トリチウムを運ぶHeスウィープガスへの水素の添加はトリチウムの放出を促進させ、またトリチウムの粒子内拡散においては結晶粒内拡散のみならず(試料が多結晶の場合には)粒界拡散も律速に寄与していることが推察された。LiF単結晶を中性子照射したものについて温度をパラメータとして赤外吸収スペクトルおよび螢光スペクトルが測定され、トリチウムはLiT【F_2】の形で存在するものとLiTの形で存在するものがあって後者は前者より温度に対しはるかに安定であることが明らかにされた。