核融合炉ブランケット配管への酸化カルシウムコーティング作成手法の検討

核融合炉液体リチウムブランケットにおけるMHD圧力損失・配管腐食・トリチウム透過漏洩を低減する有力な手段として、セラミックスコーティングを配管構造材料表面に施し、絶縁性バリアー、腐食バリアー、トリチウム透過バリアーとして機能させる事が考えられている。本研究では、核融合炉液体リチウムブランケット配管コーティング材料として耐リチウム腐食性の酸化カルシウムに注目し、この材料の特性を損なわずに、配管構造材料候補である低放射化バナジウム合金上に薄膜化する手法を検討した。昨年度に引き続き、プラズマスパッタ法によるコーティング作成手法の高度化として、バナジウム合金基盤温度、雰囲気ガス種、分圧、入力電力、基盤距離等をパラメータとして作成したさまざまな結晶状態の酸化カルシウムコーティングについての特性・機能評価を行った。蒸着反応試験法によるコーティング試作と高度化を行った。東京大学に既設のグローブボックス内で、モリブデンボート内にのせた金属カルシウムと酸素を導入したバナジウム合金平板を、石英管内に入れ真空封入した。カルシウムは高温で溶融し蒸気を発生する事から、核融合科学研究所内に既設のイメージ炉にて石英管全体に対して800-1000℃で1-3時間の加熱を行った。カルシウム蒸気をバナジウム表面に達した時点で酸素と反応させ酸化カルシウム相を形成させた。酸素、及び、カルシウムの供給速度を釣り合わせ、定比の酸化カルシウム被覆を作成するように、温度条件の最適化を行った。作成したコーティングについては、核融合科学研究所に既設のX線光電子分光分析装置等を用いて、結晶状態及び不純物濃度についての測定を行った。さらに、東京大学にてリチウム中共存性試験を行って腐食特性についての研究を行った。

核融合炉液体リチウムブランケットにおけるMHD圧力損失・配管腐食・トリチウム透過漏洩を低減する有力な手段として、セラミックスコーティングを配管構造材料表面に施し、絶縁性バリアー、腐食バリアー、トリチウム透過バリアーとして機能させる事が考えられている。本研究では、核融合炉液体リチウムブランケット配管コーティング材料として耐リチウム腐食性の酸化カルシウムに注目し、この材料の特性を損なわずに、配管構造材料候補である低放射化バナジウム合金上に薄膜化する手法を検討した。昨年度に引き続き、プラズマスパッタ法によるコーティング作成手法の高度化として、バナジウム合金基盤温度、雰囲気ガス種、分圧、入力電力、基盤距離等をパラメータとして作成したさまざまな結晶状態の酸化カルシウムコーティングについての特性・機能評価を行った。蒸着反応試験法によるコーティング試作と高度化を行った。東京大学に既設のグローブボックス内で、モリブデンボート内にのせた金属カルシウムと酸素を導入したバナジウム合金平板を、石英管内に入れ真空封入した。カルシウムは高温で溶融し蒸気を発生する事から、核融合科学研究所内に既設のイメージ炉にて石英管全体に対して800-1000℃で1-3時間の加熱を行った。カルシウム蒸気をバナジウム表面に達した時点で酸素と反応させ酸化カルシウム相を形成させた。酸素、及び、カルシウムの供給速度を釣り合わせ、定比の酸化カルシウム被覆を作成するように、温度条件の最適化を行った。作成したコーティングについては、核融合科学研究所に既設のX線光電子分光分析装置等を用いて、結晶状態及び不純物濃度についての測定を行った。さらに、東京大学にてリチウム中共存性試験を行って腐食特性についての研究を行った。