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「核融合炉ブランケットからのトリチウム回収挙動に及ぼす照射効果と 表面状態の協同作用」の経過報告

1. 序

固体増殖材料よりのトリチウム回収挙動の中で 未だ十分に解明されていない照射欠陥との相互作用と表面反応機構について 実験的、理論的研究を行っている。

2. 研究の進捗状況(装置の改良等を含む)

(1) 発光測定による照射欠陥挙動研究
原子炉、イオン、γ線照射下かつ室温〜600℃での温度制御下で 酸化リチウムよりの発光を測定し、 種々照射欠陥の生成消滅に関する知見を得た。 とくにリチウムコロイドの照射下熱分解にともなう Fセンターの過剰発光現象について詳しく調べるとともに リチウムコロイドがトリチウムと相互作用するために 移行遅延が生じることを示した。

(2) 欠陥と水素同位体との相互作用
酸化リチウム〜800℃より急冷すると酸素欠陥が生じる。 これと水素が相互作用するため 酸化リチウム中-ODの存在状態が変化することを O-Dの伸縮振動をFTIRで測定することによって明らかにした。

(3) ab-initio 量子化学計算による表面状態、吸着状態、 欠陥と水素同位体相互作用
CRYTAL コードなどの ab-initio 量子化学計算手法を用いて、 欠陥が存在する表面状態、H₂, H₂Oの解離吸着、 内部欠陥の電子状態、 欠陥と水素同位体との相互作用について解析を行っている。 これと実験結果と比較することによってより精密に機構、 状態についての知見を得ることができる。

3. 今後の予定

(1) XPS、UPS表面分析により欠陥が存在する酸化リチウム原子状態を 明らかにするとともに、 表面に吸着された水素、水蒸気の状態について研究する。

(2) 量子化学計算をさらに展開し、欠陥との相互作用、 解離吸着挙動についての知見を深める。

(3) 照射下での欠陥挙動とトリチウムとの相互作用を その場で観察する手法を検討する。

4. 発表論文リスト

(A) 学位論文等

1. V. Grishmanov, "Study on Radiation Deffects in Li₂O and Their Influence on Tritium Release", 東京大学大学院工学系研究科システム量子工学専攻博士論文, 平成9年9月.
2. 谷川 尚, 「酸化リチウム中の水素同位体と欠陥との相互作用に関する研究」, 東京大学工学部システム量子工学科卒業論文, 平成10年3月.

1. V. Grishmanov, S. Tanaka and T. Terai, "In-Situ Luminescence Measurement at High Temperature from Li₂O under Neutron Irradiation", Journal of Nuclear Materials , 246 (1997) 126-130.
2. S. Tanaka and M. Taniguchi, "Tritium Release from Li₂O Studied by Infrared Absoption Spectroscopy", Journal of Nuclear Materials, 248 (1997) 101-105.
3. V. Grishmanov, S. Tanaka and T. Yoneoka, "Influence of Irradiation Defects and Atmosphere on Luminescnece and Tritium Release from Li₂O", Journal of Nuclear Materials, 248 (1997) 128-131.
4. S. Tanaka, T. Terai and M. Yamawaki, "Study on Tritium Release from Solid Breeding Materials Using the Research Reactor "YAYOI"", Progress in Nuclear Engineering, vol.32, No.1/2, p.71-96 (1997).
5. V. Grishmanov, S. Tanaka and T. Yoneoka, "Defect Luminescence in Li₂O Crystal under γ-Irradiation", Radiation Effects and Defects in Solids, 143, pp.203-211 (1997).
6. V. Grishmanov, S. Tanaka, J. Tiliks, G. Kizane, A. Supe and L. Grigorjeva, "The Role of Radiolysis Products in in-situ Luminescence of Li₂O", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, B134 (1998) 27-34.
7. S. Tanaka, Q. Hu, V. Grishmanov and T. Yoneoka, "Thermoluminescence on Polycrytsalline AlN after γ and Electron Irradiation", Nuclear Instruments and Methods in Physics research B 141(1-4) (1998) 547-551.
8. Q. Hu, S. Tanaka, T. Yoneoka, and V. Grishmanov, "Irradiation Effect on Breakdown Phenomenon of Insulating Materials", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 141 (1-4) (1998) 404-410.
9. V. Grishmanov, S. Tanaka, K. Ogikubo and Q. Hu, "Luminescence in Li₂O under Ion Beam Irradiation", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B141 (1998) 392-397.
10. M. Taniguchi and S. Tanaka, "Ab-initio Hartree-Fock Study on Surface Desorption Process in Tritium Release", Journal of Nuclear Materials (in press).
11. V. Grishmanov, M. Taniguchi and S. Tanaka, "Study on Interaction of Hydrogen Isotopes with Radiolysis Products in Lithium Oxide", Journal of Nuclear Materials (in press).
12. H. Moriyama, A. Sagara, S. Tanaka, R. W. Moir and D. K. Sze, "Molten Salts in Fusion Technology", Fusion Enginnering and Design (in press).
13. V. Grishmanov, S. Tanaka and T. Yoneoka, "Influence of Radiation Defects on Tritium Release Parameters from Li₂O", Fusion Enginnering and Design (in press).
14. A. Abramenkovs, E. Kaschejeva, V. Grishmanov and S. Tanaka, "Thermoluminescence Study of Irradiated Lithium Orthosilicate", Fusion Engineering and Design (in press).
15. M. Taniguchi and S. Tanaka, "Mechanism of Tritium Desorption from Solid Breeding Materials", Fusion Engineering and Design (in press).
16. H. Takatsu, H. Kawamura and S. Tanaka, "Development of Ceramic Breeder Blankets in Japan", Fusion Enginnering and Design (in press).
17. N. Roux, S. Tanaka, C. Johnson and R. Verrall, "Ceramic Breeder Material Development", Fusion Engineering and Design (in press).
18. H. Tanigawa, M. Taniguchi and S. Tanaka, "Interraction of Hydrogen Isotopes with Defects in Li₂O", Fusion Technology (in press).
19. J. Tilks, S. Tanaka, V. Grishmanov, A. Abramenkovs, G. Kizane and A. Supe, "The Influence of Magnetic Field on the Radiolosys of Li₄SiO₄ Ceramic", Fusion Technology 1996 (C. Varandas and F. Serra (editors), 1997 Elsevier Science B.V.), p.1507-1510.
20. A. Abramenkovs, J. Tiliks, G. Kizane, H. Werle and S. Tanaka, "Tritium Distribution and Release from Neutron Irradiated Lithium Orthosilicate Pebbles", Fusion Technology 1996 (C. Varandas and F. Serra (editors), 1997 Elsevier Science B.V.), p.1463-1466.
21. M. Taniguchi and S. Tanaka, "Studies on Surface Hydroxyl Group on Li₂O by Infrared Absorption and ab-initio Calculation and Their Consequence on Tritium Desorption", Fusion Technology 1996 (C. Varandas and F. Serra (editors), 1997 Elsevier Science B.V.), p.1495-1498.
22. V. Grishmanov, S. Tanaka and J. Tilks, "Mechanism of Defects Production in Li₂O and Their Influence on Tritium Release", Fusion Technology 1996 (C. Varandas and F. Serra (editors), 1997 Elsevier Science B.V.), p.1451-1454.
23. S. Tanaka, "Tritium Interaction with the Surafce of Materials", Summary of Workshop on Tritium handling and Control Technology, August 12-15, 1997, Los Alamos, JAERI-memo 10-0059 (1998.2) pp.213-254.
24. S. Tanaka and M. Taniguchi, "Tritium Behavior on the Surface of Solid Breeding Materials", Procedings of the Interantional Tritium Workshop on Present Status and Prospect of Tritium-Material Interaction Studies", ed. K. Watanabe and M. Matsuyama, July 18-19, 1996, Toyama pp.53-60.
25. M. Taniguchi and S. Tanaka, "Ab-Initio Hartree-Fock Study of Tritium Dessorrption from Li₂O", Proceedings of the Sixth Interanational Workshop on Ceramic Breeder Blanket Interaction, October 22-24, 1997, Mito, JAERI-Conf. 98-006, pp.72-80.
26. J. Tiliks, A. Supe, G. Kizane, J. Tiliks, Jr., A. Ozols, S. Tanaka and V. Grishmanov, "The Radiolysis of Lithium Oxide Ceramics", Proceedings of the Sixth Interanational Workshop on Ceramic Breeder Blanket Interaction, October 22-24, 1997, Mito, JAERI-Conf. 98-006, pp.215-219.