自己発熱機能を有する新型溶融塩ブランケットシステムの開発

具有自加热功能的新型熔盐层系统的研制

基本信息

批准号：
15J02987
负责人：
宍戸博紀
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02987/
关键词：
溶融塩自己冷却式ブランケット分子動力学一方向凝固法 Flibe Flinabe

项目摘要

本研究は、Flibe (LiF-BeF2) およびFlinabe (LiF-NaF-BeF2) などの既存溶融塩に対し、重元素を添加した自己発熱機能を有する高性能新型溶融塩の開発、およびその溶融塩を用いたブランケットシステムの設計最適化を目指す。昨年度Flinabeにおいても熱物性改善が必要であると結論付けられたことから、異なる物質を添加した場合の熱物性評価を実施した。自己発熱性を発現させる添加候補としてCsFを考え、FlibeにCsFを添加した三元系溶融塩の熱物性（比熱、粘性、熱伝導率）について数値解析評価した。CsF添加量が小の場合、熱物性は元のFlibeから大きく変化しない。しかし、CsFの質量が大であることから、CsF比増大に伴い熱伝導率が著しく減少してしまうことが明らかとなった。以上から、Flibe+CsFのFlinabeに対する優位性は見られなかった。ただし、FlibeにCsFを少量添加した場合、融点が最大で約40 K減少することがこれまでの実験により明らかとなっている。よって、Flinabeに対し少量のCsFを添加することで、Flinabeの熱物性を大きく変えることなく、融点のみが減少する可能性が考えられる。また、溶融塩を簡便かつ大量に精製できる手法確立を目的として、一方向凝固法の適用性を評価した。昨年度のFlinakに引き続き、本年度はFlibeを対象とした。その結果、主にBeF2に含まれている黒色の不純物が試料上部に偏析する様子を観測した。また、ICP-MSにより金属不純物量を分析したところ、不純物の中でも特に多く含まれる鉄元素が試料上部に有意に偏析するという結果が得られている。さらに本手法は偏析現象を利用しているため、組成を適当に配合したとしても、試験後には自動的に共晶組成に調整されるという利点もあり、溶融塩精製の際に極めて有効な手法であると考えられる。

这项研究的目的是开发一种具有自加热功能的新型高性能熔融盐，其重元素添加到现有的熔融盐中，例如Flibe（LIF-BEF2）和Flinabe（Lif-Naf-Bef2），并使用熔融盐优化了毯子系统的设计。去年，得出的结论是，需要改善热性能，因此，在添加不同的物质时评估了热物理性能。考虑到CSF作为增加自加热特性的候选者，我们评估了三元熔融盐的热特性（比热，粘度，导热率），并将CSF添加到Flibe中。当添加的CSF量很小时，热性能不会从原始FLIBE发生明显变化。但是，由于CSF的质量很大，因此已经发现，随着CSF比率的增加，热导率显着降低。从以上，没有观察到Flibe+CSF比Flinabe的优势。但是，先前的实验表明，当将少量的CSF添加到FLIBE中时，熔点会降低到大约40K。因此，将少量CSF添加到Flinabe可能会降低熔点而不会显着改变Flinabe的热特性。此外，评估了单向固化方法的适用性，目的是建立一种方法，该方法允许纯化简单和大量的熔融盐。在去年的弗林纳克（Flinak）之后，包括今年的Flibe。结果，观察到黑色杂质主要包含在样品顶部隔离的BEF2中。此外，当使用ICP-MS分析金属杂质的量时，发现在样品顶部的铁元素在杂质中尤其大。此外，由于该方法利用了种族隔离现象，即使合成合适的组成融合，它具有一个优势，即在测试后将组成自动调整为共晶组成，并且被认为是熔融盐纯化的一种极为有效的方法。