核融合炉ブランケット用高機能セラミックス被覆の開発

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核融合炉における高効率先進ブランケットシステムとして注目されている液体ブランケットシステムには、いくつかの重要な開発課題があるが、それらの解決方法として耐腐食・高絶縁性・トリチウム透過抑制といった機能を併せ持つ高機能被覆材の開発が期待されている。トリチウム透過抑制とは、ブランケットで発生したトリチウムの炉内外における拡散漏洩を低減するために、トリチウム透過を抑制するセラミックコーティングを構造材表面に施すことである。本研究では、水素透過抑制能試験結果をフィードバックしながら、各種コーティング作成条件の高度化を行った。水素透過防止性能測定装置は、わずかな水素透過を超高精度に測定しなければならないが、既存の水素透過測定装置の大幅な高精度化改良と調整を行ってこれを用いた。また、本研究では、コーティング候補素材として酸化エルビウム及び炭化珪素を候補材として選定して研究を実施した。酸化エルビウムは、液体ブランケット材料との高い共存性を示す材料であり、核融合炉配管内面への適用が困難な各種PVD法にて作成したコーティングが高い水素透過防止能を持つ事が見出されていた。本研究では、核融合炉配管内面への適用容易なゾルゲル法にて酸化エルビウムコーティングの試作を行い、その膜質について各種PVD法で作成した被膜に近づけるための最適化を行い、その水素透過防止性能を示した。一方、炭化珪素は、高エネルギー中性子と構成元素との核反応断面積が非常に小さく、この材料が水素透過防止能を示せば、高フルエンス下での長寿命被覆に道を開く事になる。本研究では、炭化珪素薄膜をスパッタリング法で作成し、その高い水素透過防止性能を明らかにした。