核融合炉液体増殖材料配管における多機能性セラミックコーティングの開発

聚变反应堆液体增殖材料管道多功能陶瓷涂层的研制

• 批准号: 17686077
• 负责人: 鈴木 晶大
• 金额: $ 16.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17686077/
• 关键词: プラズマ・核融合; 化学工学; 物性実験; 表面・界面物性; セラミックス

D-T核融合実用炉における液体リチウムブランケット概念を成立させるためには、MHD圧力損失の低減、配管に対する腐食低減、及び配管からのトリチウム透過漏洩速度の低減が重要な検討課題であり、これらを解決する有力な手段として多機能性セラミックスコーティングを配管構造材料表面に施す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被覆候補素材について、各種被覆作成手法にて、その多機能性を保持させたまま薄膜化する事を目標とした。本年度は、耐腐食性、高絶縁性、水素透過低減能保持の観点から、昨年度までに選定した酸化エルビウムに注目し、寿命評価の基礎研究としてその液体リチウム中でのわずかな腐食のメカニズム解明及び、各種パラメータを変更した際の重水素透過試験を実施した。液体リチウム中での酸化エルビウムのわずかな腐食は、酸化エルビウムの還元ではなく酸化によって生成するリチウムエルベートと考えられる物質を含む腐食生成物層が発生し、その腐食生成物の状態によっては、リチウムの流動による侵食が容易に起こるというメカニズムによるとわかった。水素透過防止能の測定は、透過の上流側に水素もしくは重水素を用い、わずかに透過してくる水素同位体を圧力変化等によって捉える方法にて、すでに昨年度試作した装置を用いて実験を行った。水素透過が大幅に上昇する大きな原因は膜のミクロな剥離であった。基盤酸化物が剥離の原因になること、微細構造を持つ中間層が生成させた場合には剥離が防止されることがわかった。常温では観測不可能なクラックに起因すると考えられる水素透過速度の上昇も発生した。剥離やクラックを抑えた場合、被覆内結晶粒界拡散律速を示唆する測定結果を得た。薄膜の水素透過防止能の基盤依存性はほとんどなく、熱膨張によるクラックや膜厚、また結晶性が水素透過防止能に大きく影響する事がわかった。

The concept of D-T nuclear fusion furnace and liquid liquid reactor was established.は, MHD pressure loss reduction, piping corrosion reduction, and piping transparency It is important to reduce the over-leakage speed. There are many issues to be discussed and there are many effective ways to solve them. Functional piping structure material surface に す 事 が 考 え ら れ て い る. In this study, the nuclear fusion furnace liquid pipe coating candidate materials, each This coating manufacturing technique is used to achieve the goal of maintaining multi-functionality and thin film. This year's water quality, corrosion resistance, high insulation resistance, water content through low energy reduction are the key points, last year's water quality was selected, acidification and acidification were selected, and the basis for life span evaluation Study on the explanation of liquid liquid liquid liquid And び, various パラメータを変change したJiのheavy water permeability test験を実事した. Liquid リチウム中でのAcidified エルビウムのわずかなcorrosion food, acidified エルビウムのThe acidification of the original ではなくによって generates the するリチウムエルベートと卡えられる substanceが発生し, そのScavenger product のstate, によっては, リチウムの流による invades and eats easily and rises easily. Measurement of hydrogen permeation prevention ability, hydrogen permeability on the upstream side, heavy hydrogen permeability, permeable hydrogen permeability The pressure change of the isotopic body, etc., is a method of catching and using it, and a device that was tried out last year was used. The cause of the large increase in hydrogen permeability is the peeling off of the membrane. The reason for the peeling of the acidified substrate is the same, and the fine structure is maintained and the intermediate layer is generated, and the occurrence of the peeling is prevented. It is impossible to measure the water content at room temperature due to the reason why the water permeability rate has increased. In the case where the coating is peeled off, the grain boundaries within the coating are dispersed and the measurement results are obtained. The film's hydrogen permeation prevention ability, substrate dependence and thermal expansion properties The thickness of the film, the crystallinity, and the prevention of hydrogen permeation can greatly affect the quality of the product.

项目成果

Structural stability and self-healing capability of Er_2O_3 in situ coating on V-4Cr-4Ti in liquid lithium

V-4Cr-4Ti原位涂层Er_2O_3在液态锂中的结构稳定性和自修复能力

• 发表时间: 2006
• 期刊: Fusion Engineering and Design 81・23-24
• 作者: Zhenyu Yao;Akihiro Suzuki;Takeo Muroga;Takuya Nagasaka
• 通讯作者: Takuya Nagasaka

EXPERIMENTAL STUDY ON CORROSION OF CERAMIC MATERIALS IN NATURAL CONVECTION LITHIUM LOOP

陶瓷材料在自然对流锂循环中腐蚀的实验研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: Fusion Science and Technology 52
• 作者: M. Nagura;M. Kondo;A. Suzuki;T Muroga;T. Terai
• 通讯作者: T. Terai

In situ formation and chemical stability of Er_2O_3 coating on V-4Cr-4Ti in liquid lithium

液态锂中V-4Cr-4Ti表面Er_2O_3涂层的原位形成及其化学稳定性

• 发表时间: 2005
• 期刊: Fusion Engineering and Design 75-79
• 作者: Z.Yao;A.Suzuki;T.Muroga;T.Nagasaka;Zaixin Li;Zhenyu Yao;T.Muroga;Z.Yao;Zhenyu Yao;Zhenyu Yao
• 通讯作者: Zhenyu Yao

The in situ growth of Er_2O_3 coatings on V-4Cr-4Ti in liquid lithium

V-4Cr-4Ti在液态锂中原位生长Er_2O_3涂层

• 发表时间: 2006
• 期刊: Fusion Engineering and Design 81
• 作者: Zhenyu Yao;Akihiro Suzuki;Takeo Muroga;Olga Yeliseyeva;Takuya Nagasaka
• 通讯作者: Takuya Nagasaka

Review of advances in development of vanadium alloys and MHD insulator coatings

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2007.03.082
• 发表时间: 2007-08-01
• 期刊: JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Muroga, T.;Chen, J. M.;Watanabe, H.
• 通讯作者: Watanabe, H.