核融合炉液体ブランケットにおける水素同位体挙動の解明

聚变反应堆液层中氢同位素行为的阐明

• 批准号: 10J03725
• 负责人: 枝尾 祐希
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J03725/
• 关键词: 核融合; トリチウム; 水素同位体; ブランケット; リチウム; リチウム鉛; 透過

本研究では、核融合炉開発の先進化に向けて、液体ブランケット候補材であるリチウムあるいはリチウム鉛を対象とし、トリチウム回収システムの構築のための水素同位体移動現象の定量を行った。リチウムに関しては、リチウム流動条件での水素同位体制御特性データ取得のため、撹拌流動状態にしたリチウム中の水素をイットリウムにより回収する実験を行い、水素吸収速度の温度依存性を定量した。気相中水素からリチウム系あるいはリチウム+イットリウム系への総括物質移動係数を求めると、物質移動係数は温度にかかわらず一定であることに加えて、液体リチウムの撹拌速度が水素移動速度に与える影響が小さいことから、イットリウム中の水素拡散がリチウム-イットリウム系における水素移動過程の律速段階にあることを実験的に確認した。イットリウムの水素同位体回収性能を評価するため、イットリウム充填層を設置したリチウム流動装置を新規製作した。水流動試験による流速制御と水素を用いた透過試験により実験システムが正常に作動することが確認でき、リチウム流動試験を行う段階に至った。これまで構築したリチウム-イットリウム間での水素移行モデルから得られた物質移動係数を用いてイットリウムトラップの設計計算を行い、イットリウムがリチウム中の1ppm以下の水素回収を評価するに至った。得られた成果はIFMIFにおけるイットリウムホットトラップ設計に貢献するものである。液体リチウム鉛に関しては、自然対流及び強制対流によりリチウム鉛を流動させる実験装置を新規製作し、水素透過過程における流動の影響を検証した。流動状態のリチウム鉛における水素透過過程では構造材として用いたSUS316管壁の水素移動が律速となり、対流の影響によりリチウム鉛内の水素拡散が十分速いことが分かった。リチウム鉛の水素透過流束はSUS316の透過係数の文献値を用いて求めた値よりも約2桁大きくなり、金属系で起こる特有の水素移動現象があることが新たに分かった。また、強制対流によるリチウム鉛流動装置により、リチウム鉛流動条件下での配管系への透過挙動の定量、水素回収法の実験的検討を行うことが可能となり、トリチウム回収プロセス構築のためのデータ取得に貢献できた。

This research is based on the development of advanced nuclear fusion furnaces and the development of liquid fusion furnace candidates. The チウムlead を対 resembles とし, the トリチウムrecycling システムの construction のためのquantitative operation of the phenomenon of water isotope movement.リチウムに关しては, リチウム flow condition でのhydroisotope system control characteristics データ acquisition のため, stir flow state にしたリチウム中のhydrogen をイットリウムにより recovery する実験を行い, temperature dependence of hydrogen absorption speed and quantification. In the deuterium phase, the water content of the water element is the material movement coefficient をFind めると, material movement coefficient は temperature にかかわらず Certain であることにplus えて, liquid リチウムの撹Mixing speed, hydrogen movement speed, and water influence, small water, water, water, water, water, and water The ウム-イットリウム system is a におけるhydrogen movement process and the rhythm step of the にあることを実験 is confirmed. The water isotope recovery performance evaluation of イットリウムのwater isotope recovery performance, イットリウム filling layer を installation したリチウム flow device and production of new regulations. Water flow test test Normal operation is confirmed, and flow test is carried out step by step.これまで CONSTRUCTION したリチウム-イットリウムbetween でのhydrogen migration モデルからget られたmatter movement coefficient を用いてイットリウムトラップのDesign calculation を行い, イットリウムがリチウム中のhydrogen recovery below 1ppm を行価するに to った. The result of the project is the result of the IFMIF project and the design contribution of the project. Liquid flow of liquid flow, natural flow and forced flow flow of flow The させる実験 device is manufactured according to new regulations, and the influence of the hydrogen permeation process on the flow of における is certified. The flow state of the lead and the hydrogen permeation process of the structural material and the use of SUS316 pipe wall water The movement of the element is the rhythm of the movement, and the influence of the flow is the influence of the water in the lead.リチウムLead のhydrogen permeation stream は SUS316 のpermeability coefficient の Document value を Use いて to find めた値 よりもAbout 2 桁大きくなり, metal type でこる unique hydrogen movement phenomenon があることが新たに分かった.また, forced flow によるリチウム lead flow device により, リチウム piping system under lead flow conditions への through the quantitative movement, water content The 検椟炒行うことがpossible to recycle the law and the recycling method and the トリチウムrecycled プロセスconstructed のためのデータ obtain the contribution できた.

项目成果

Hydrogen Recovery from Liquid Li with Y Hot Trap

Y 型热阱从液锂中回收氢气

• 发表时间: 2011
• 作者: S.Shigeharu;Y.Hatachi;T.Hiromoto;Y.Edao;S.Fukada
• 通讯作者: S.Fukada

液体リチウム鉛の対流下における水素透過挙動把握

了解对流下液态锂铅的氢渗透行为

• 发表时间: 2011
• 作者: 吉村俊介;枝尾祐希;沖津寛明;岡田誠;深田智
• 通讯作者: 深田智

II.ブランケットからのトリチウム回収;(8)液体リチウム鉛における水素同位体2成分系拡散と溶解挙動の定量

II.从包层中回收氚；（8）氢同位素二元体系在液态锂铅中扩散和溶解行为的定量

• 发表时间: 2011
• 作者: 岡田誠;沖津寛明;枝尾祐希;深田智
• 通讯作者: 深田智

Effect of hydrophobic paints coating for tritium reduction in concrete materials

• DOI: 10.1016/j.fusengdes.2012.02.058
• 发表时间: 2012-08
• 期刊: Fusion Engineering and Design
• 影响因子: 1.7
• 作者: Y. Edao;S. Fukada;Y. Nishimura;K. Katayama;T. Takeishi;Y. Hatano;A. Taguchi

Removal rates of hydrogen isotope from liquid Li by HF-treated Y plate

HF处理的Y板对液态锂中氢同位素的去除率

• 发表时间: 2010
• 期刊: Fusion Engineering and Design
• 影响因子: 1.7
• 作者: Y.Wu;Y.Edao;S.Fukada;H.Nakamura;H.Kondo
• 通讯作者: H.Kondo