ダイナミックトリチウムトリック法に関する研究

照射による材料の特性の変化には、照射中に発生するヘリウム(He)の量に対する欠陥生成量の比(He/dpa)が大きな影響を及ぼすことが知られている。このため、Heを大量に発生する核融合中性子による照射と、材料開発におもに用いられている核分裂中性子による照射とでは、照射効果が大きく違うと考えられている。ステンレス鋼等においては適当なアイソトープを用いて核分裂中性子照射でも核融合炉条件に相当する適切なHe/dpaを得ることが可能であり、すでにそのような試みがなされている。バナジウム(V)合金は低放射化等の有利な特性を備えているため、核融合炉材料として有望視されているが、Heを大量に発生するような好都合な同意元素が存在しない。本研究で開発しようとしているダイナミックトリチウムトリックとは、トリチウム(T)を含ませたV合金試料をそのまま原子炉中で照射するというものである。TはV合金中に均一に固溶し、中性子による照射中にほぼ一定の速さで壊変してHeになる。従って、He生成と照射が同時に進行するという核融合炉条件の理想的な模擬照射が実現できる。試料中のTを適度の量に保つことにより核融合炉条件に対応するHe/dpaの値を得ることが可能である。本研究ではこの技術の物理的側面からの詳細な検討と同時に、経済性と安全性の観点からのこの技術の最適化を行った。その結果、この技術が経済的にも安全性の観点からも合理的な範囲内で実現できる見通しが立った。また、Tの気相からの導入の際に問題となる。V合金試料へのTの吸収過程についても実験を行った。それによれば、Tは室温付近ではV試料と共存させても試料内には侵入せず、試料を納めたキャプセル温度を約350℃迄昇温して初めて試料内に溶解し、Heに変わることが明かとなった。このことは、中性子照射と同時にHeを注入するという本技術の目的のために極めて好都合な結果となっている。

照射による材料の特性の変化には、照射中に発生するヘリウム(He)の量に対する欠陥生成量の比(He/dpa)が大きな影響を及ぼすことが知られている。このため、Heを大量に発生する核融合中性子による照射と、材料開発におもに用いられている核分裂中性子による照射とでは、照射効果が大きく違うと考えられている。ステンレス鋼等においては適当なアイソトープを用いて核分裂中性子照射でも核融合炉条件に相当する適切なHe/dpaを得ることが可能であり、すでにそのような試みがなされている。バナジウム(V)合金は低放射化等の有利な特性を備えているため、核融合炉材料として有望視されているが、Heを大量に発生するような好都合な同意元素が存在しない。本研究で開発しようとしているダイナミックトリチウムトリックとは、トリチウム(T)を含ませたV合金試料をそのまま原子炉中で照射するというものである。TはV合金中に均一に固溶し、中性子による照射中にほぼ一定の速さで壊変してHeになる。従って、He生成と照射が同時に進行するという核融合炉条件の理想的な模擬照射が実現できる。試料中のTを適度の量に保つことにより核融合炉条件に対応するHe/dpaの値を得ることが可能である。本研究ではこの技術の物理的側面からの詳細な検討と同時に、経済性と安全性の観点からのこの技術の最適化を行った。その結果、この技術が経済的にも安全性の観点からも合理的な範囲内で実現できる見通しが立った。また、Tの気相からの導入の際に問題となる。V合金試料へのTの吸収過程についても実験を行った。それによれば、Tは室温付近ではV試料と共存させても試料内には侵入せず、試料を納めたキャプセル温度を約350℃迄昇温して初めて試料内に溶解し、Heに変わることが明かとなった。このことは、中性子照射と同時にHeを注入するという本技術の目的のために極めて好都合な結果となっている。