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核融合炉液体リチウムブランケット配管へのセラミックコーティング作成手法の検討

聚变反应堆液态锂包覆管道陶瓷涂层制作方法的检验

基本信息

批准号：
13780401
负责人：
鈴木晶大
金额：
$ 1.41万
依托单位：
National Institute for Fusion Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

D-T核融合実用炉におけるより高性能なブランケットシステムとして検討されている液体リチウムブランケット概念におけるMHD圧力損失を解決する手段として、絶縁性セラミックスコーティングを配管構造材料表面に設置する事が考えられている。本研究では、配管用コーティング材として核融合炉環境下で良い特性を示す窒化アルミニウムを有力な候補と考え、平成13年度には、この材料の特性を損なわないように、スパッタリング法、イオン注入法などのいくつかの方法で、核融合炉配管構造材料候補である低放射化バナジウム合金上に結晶性コーティングを試作した。平成14年度は、試作したコーティング材、及び、AlNバルク材に対して、高温液体リチウム中での耐腐食性試験を行った。その結果、600℃以下の比較的低温領域においては、AlN中の主な不純物である酸素の濃度が、電気抵抗値の低下という腐食挙動に大きく影響している事を示し、その考察に基づいて、低酸素濃度のAlN材を試作し電気抵抗値が抑えられる事を示した。しかし、700℃以上の高温領域においては、液体リチウムを通して窒素が移動し、バナジウム合金中の成分であるチタンによる窒素の吸収速度が大きくなり、最大1400時間の共存性試験によりAlN自体の溶出が発生した。これらの結果を元に、ブランケットの最大到達温度として750℃程度を考える場合には、冷却材であるリチウムがバナジウム合金及び窒化アルミニウムの両者と同時に接しないような設計概念が必要となる事がわかった。また、これらの結果について国内外の学術会合にて広く公表した。

D-T nuclear fusion furnace is used for high performance, high performance, high temperature, high In this study, we investigated the candidate materials for pipe construction and the candidate materials for low radioactivity alloy for the demonstration of good properties in nuclear fusion furnace environment. In 2013, we conducted a preliminary study on the candidate materials for pipe construction and the candidate materials for low radioactivity alloy for the demonstration of crystallinity. In 2014, the Company conducted a test on corrosion resistance in high temperature liquid materials and AlN materials. The results show that in the low temperature range below 600℃, the main impurities in AlN, the concentration of acid, the low electrical resistance, the large influence of corrosion, and the low electrical resistance of AlN materials with low acid concentration are tested. In the high temperature region above 700℃, the liquid phase is transferred to the nitrogen phase, and the absorption rate of the nitrogen phase is increased to a maximum of 1400 hours. As a result, the maximum temperature reached by the cooling material is 750℃, and the alloy and the cooling material are connected to the design concept. The results of this study are presented in the form of public statements on academic meetings at home and abroad.