粉末焼結ニッケル基合金膜によるトリチウム分離

使用粉末烧结镍基合金膜分离氚

• 批准号: 63055013
• 负责人: 菅野 昌義
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Fusion Research
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63055013/
• 关键词: 粉末焼結; ニッケル-アルミ合金; 水素同位体分離; 水素透過; 透過係数; 分離係数

ニッケル-アルミ系の粉末焼結合金膜によるこれまでの研究では、水素同位体の透過と分離においては焼結体中のポアと表面反応の2つの因子が重要であることが示されていたが、試料作成上の問題からそれぞれの影響を分離して検討することができなかった。本年度の研究においてはまず粉末焼結合金膜の作成方法の検討をすすめ、Ni-37at%Alの組成の合金について、比密度、すなわちポアの径と量とが異なる膜を再現性よく得る手法を開発した。さらにこの方法によって作成した比密度75%から91%までの5種類の試料について、水素同位体の単体および混合体ガスの透過速度を測定した。本研究の実験条件下では、ガスの透過速度qは、q=(S・Pc/L)・Pu^nと表わされる。ここでS、Lは膜の面積と厚さ、Pcは透過係数、Puは上流側のガス圧である。いずれの試料においても室温ではn=1であった。またPcは比密度の増加により減少し、75と91%のものでは10^3倍も変化した。比密度の低い試料では室温から573Kまでn=1であり、Pcは温度の上昇によって若干減少した。一方比密度91%の試料では室温でn=1であったものが373K以上の温度では、上昇につれて1より減少した。アルゴンおよびヘリウムを用いた実験と比較検討した結果、粉末焼結合金中の水素透過について次の点が明らかになった。(1)比密度が90%以下のものではポア中のクヌーセン拡散が主要な機構である。(2)比密度が高いものでは温度上昇にともなって表面あるいは粒界拡散が主要な機構となってくる。今後はポア径の分布の測定等が必要であると考える。同位体の分離係数をそれぞれのPcの比で表した場合、本研究で用いた合金膜では、いずれも質量比の平方根に近い高い係数が得られ、かつ交換反応も認められなかった。本材料は室温においても高い透過速度と分離係数を有し、カスケード分離システムに適していると考えられる。

A study on the transmission and separation of water isotopes in sintered powder alloy films of a series of materials shows that the factor of surface reflection is important in the preparation of samples. This year's research is aimed at exploring the method of making powder sintered alloy films, and developing the method of obtaining films with different composition, specific density and diameter of Ni-37at% Al alloy. This method was developed to measure the transmission rates of five kinds of samples with specific densities ranging from 75% to 91%, including water isotopes and mixtures. In this study, the transmission velocity q=(S·Pc/L)·Pu^n is expressed as follows.ここでS、Lは膜の面积と厚さ、Pcは透过系数、Puは上流侧のガス圧である。The temperature of the sample is n=1. Pc density increased by 75%, 91% and 10^3 times. For low density samples, room temperature decreases from 573K to 1 K, and temperature decreases from 1 K to 1 K. For a sample with a specific density of 91% at room temperature, n=1. For a sample with a specific density of 91% at 373K or above, n = 1. The results of the comparative study show that the water in the powder sintered alloy is transmitted through the powder sintered alloy. (1)The ratio density is below 90%. (2)The density is high and the temperature rises. In the future, it is necessary to measure the distribution of the diameter. In this study, the alloy film is used to obtain the separation coefficient of isotope and the square root of isotope mass ratio. The material has a high permeability at room temperature and a high separation coefficient.