JPH06263550A - 金属コーティングしたLi含有セラミックス - Google Patents

金属コーティングしたLi含有セラミックス

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JPH06263550A
JPH06263550A JP4957493A JP4957493A JPH06263550A JP H06263550 A JPH06263550 A JP H06263550A JP 4957493 A JP4957493 A JP 4957493A JP 4957493 A JP4957493 A JP 4957493A JP H06263550 A JPH06263550 A JP H06263550A
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精利 西田
Naoki Sakamoto
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 中性子照射により生成するトリチウムから
素を金属コーティング層で除き、ガスの形としてトリチ
ウムを放出させる金属コーティングしたLi含有セラミ
ックスを提供する。 【構成】 球、円筒、ブロックのいずれかの形状をした
Li含有セラミックスに金属コーティングしたものであ
る。ここに、Li含有セラミックスはLi2 O、Li4
SiO4 、Li2 SiO3 、LiAlO2 、Li2 Zr
3 の1種類以上をいい、コーティング金属は、Be、
Be化合物、好ましくは、Beをいう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属をコーティングし
たLi含有セラミックスに関するもので、詳細には、そ
の材質、形状、コーティング層の材質、コーティング層
の厚さに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば核融合炉ブランケット
トリチウム増殖材として、Li含有セラミックスが用い
られてる。トリチウム増殖ブランケット内で、Li含有
セラミックスに中性子を照射することによって、Liと
中性子が核反応を起し、トリチウムがLi含有セラミッ
クス内部に生成する。生成したトリチウムは内部から表
面に拡散し、これを回収して再び燃料として使用する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のLi含
有セラミックスでは、中性子を照射して生じたトリチウ
ムは、拡散によって内部から表面に到達し、水の形(H
TO、T2 O)となる。水の形態をもつトリチウムは、
ブランケット容器内のヘリウムスイープガスによって回
収するのが困難である。
【0004】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたもので、生成したトリチウムから酸素を奪い、ガ
スの形として放出させる金属コーティングしたLi含有
セラミックスを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明による金属コーティングしたLi含有セラミッ
クスは、球、円筒、ブロック状のLi含有セラミックス
に金属コーティングしたもので、層の厚さが5〜150
μmであることを特徴とする。ここに、Li含有セラミ
ックスはLi2 O、Li4 SiO4 、Li2 SiO3
LiAlO2 、Li2 ZrO3 の1種類以上をいい、コ
ーティング金属は、Be、Be化合物、好ましくは、B
eをいう。
【0006】
【作用】本発明のLi含有セラミックスによると、中性
子を照射することによって生成したトリチウムが、内部
から表面に拡散する時に、金属コーティング層で酸素を
奪われるため、ガスの形(HT、T2 )として放出さ
れ、ヘリウムスイープガスによって容易に回収すること
が可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。本発明の第1実施例は、核融合炉ブランケット
の構造体に充填する球状の充填材に適用した例である。
図1に示すようにLi2 Oからなる球状体5の表面にB
eコーティングしたBeコーティング層7が形成されて
いる。
【0008】平均粒径0.1〜3mmのLi2 Oの球状
体5表面に、例えば真空蒸着法によってBeコーティン
グ層7がコーティングされる。核部分をなすLi含有セ
ラミックスは、Li2 O、Li4 SiO4 、Li2 Si
3 、LiAlO2 、Li2 ZrO3 であるのが望まし
い。それは、Liに中性子を照射してトリチウムを生成
するため、Liを含有する必要があることと、中性子に
よって炉の構造材が放射化するので、各元素の半減期に
留意し、比較的半減期が短い前記セラミックスを用い
る。次に、Li含有セラミックスをコーティングする物
質は、Beまたは、Be化合物が望ましい。それは以下
の理由による。Beの酸化還元電位:E0 =−1.70
Vと、Hよりはるかに下位なので、表面に拡散してくる
水の形態をとるトリチウム(HTO、T2 O)のH+
作用し、トリチウムから酸素を奪い、融点の高い安定し
た形になる。このため、トリチウムはコーティング層を
通過することにより、ガス(HT、T2 )の形態に変化
し、ヘリウムスイープガスによって容易に回収すること
ができる。また、Beコーティング層は5〜150μm
が望ましい。これは、コーティング層が5μm以上ある
ことにより表面に拡散してきたトリチウムから酸素を奪
うという特性を示すからであり、コーティング層が15
0μmを越えると、コーティングしたBe層が剥離する
可能性があるからである。
【0009】前記実施例によって得られるBeコーティ
ングしたLi2 Oによれば、中性子照射時にLi2 O内
部で生成し表面に拡散する水の形態をもつトリチウム
(HTO、T2 O)から、Beコーティング層で酸素を
奪いガスの形態(HT、T2 )として放出するため、ヘ
リウムスイープガスによってトリチウムを容易に回収す
ることが可能となった。
【0010】次に、本発明の他の実施例のLi含有セラ
ミックスにおける形状の変形例を図2、図3に示す。図
2に示す第2の実施例では、Li含有セラミックスを円
筒状にした例である。すなわち、Li含有セラミックス
からなる円筒体51に、真空蒸着法でBeコーティング
層71をコーティングしたものである。
【0011】図3に示す第3の実施例は、Li含有セラ
ミックスをブロック状六面体52に成形し、この六面体
52の表面にBeコーティング層72をコーティングし
たものである。実施例2、実施例3共に、コーティング
層の材質、層厚ともに、前記第1実施例と同様であるの
で説明を省略する。
【0012】なお、従来からLi含有セラミックスは、
潮解性をもつため取り扱いには細心の注意を要してきた
が、本実施例によれば、真空中でLi含有セラミックス
にBeをコーティングすることができるため、潮解性に
よる問題は解消される。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属コー
ティングしたLi含有セラミックスは、金属コーティン
グ層を5〜150μmにすることにより、中性子照射時
に表面から発生するトリチウムから、金属コーティング
層によって酸素を奪われ、トリチウムが、ガスの形とし
て放出するため、ヘリウムスイープガスによって容易に
トリチウムを回収することができるという優れた効果が
ある。
【0014】なお、本発明を用いることで核融合炉燃料
サイクルの効率向上をもたらすとともに、核融合炉増殖
ブランケットの設計に幅をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例によるBeをコーティング
した球状Li2 Oの断面図である。
【図2】本発明の第2実施例によるBeをコーティング
した円筒状Li2 Oの横断面図である。
【図3】本発明の第3実施例によるBeをコーティング
したブロック状Li2 Oの断面図である。
【符号の説明】
5 Li2 Oからなる球状体(Li含有セラミック
ス) 7 Beコーティング層(金属コーティング層) 51 Li2 Oからなる円筒体(Li含有セラミック
ス) 71 Beコーティング層(金属コーティング層) 52 Li2 Oからなる六面体(Li含有セラミック
ス) 72 Beコーティング層(金属コーティング層)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 金属コーティングしたLi含有セラミ
ックス
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属をコーティングし
たLi含有セラミックスに関するもので、詳細には、そ
の材質、形状、コーティング層の材質、コーティング層
の厚さに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、核融合炉ブランケットトリチ
ウム増殖材として、Li含有セラミックスが有望視され
ており、工学設計データの採取が盛んに行われてきた。
核融合炉ブランケット内では、トリチウム増殖材である
Li含有セラミックスに中性子が衝突し、核反応により
トリチウムが生成する。このトリチウムはLi含有セラ
ミックス内部から表面へ拡散し、回収されて再び核融合
炉燃料として使用されるが、回収をいかに効率よく行う
かが燃料サイクルを成立させるという意味で重要視され
てきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のLi含
有セラミックスでは、中性子の衝突によって生じたトリ
チウムは、拡散によって内部から表面に到達し、水の形
(HTO、T2 O)となる。水の形態をもつトリチウム
は、ブランケット容器内のヘリウムスイープガスによっ
て回収するのが困難である。
【0004】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたもので、トリチウムから酸素を奪い、ガスの形
(HT、T2 )として放出させるために金属コーティン
グしたLi含有セラミックスを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明による金属コーティングしたLi含有セラミッ
クスは、球、円筒、ブロック状のLi含有セラミックス
に金属コーティングしたもので、層の厚さが5〜150
μmであることを特徴とする。ここに、Li含有セラミ
ックスはLi2 O、Li4 SiO4 、Li2 SiO3
LiAlO2 、Li2 ZrO3 の1種類以上をいい、コ
ーティング金属は、Be、Be化合物、好ましくは、B
eをいう。
【0006】
【作用】本発明のLi含有セラミックスによると、中性
子を衝突させることによって生成したトリチウムが、内
部から表面に拡散する時に、金属コーティング層で酸素
を奪われるため、ガスの形(HT、T2 )として放出さ
れ、ヘリウムスイープガスによって容易に回収すること
が可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。本発明の第1実施例は、核融合炉ブランケット
の構造体に充填する球状の充填材に適用した例である。
図1に示すようにLi2 Oからなる球状体5の表面にB
eコーティングしたBeコーティング層7が形成されて
いる。
【0008】平均粒径0.1〜3mmのLi2 Oの球状
体5表面に、例えば真空蒸着法によってBeコーティン
グ層7がコーティングされる。核部分をなすLi含有セ
ラミックスは、Li2 O、Li4 SiO4 、Li2 Si
3 、LiAlO2 、Li2 ZrO3 であるのが望まし
い。それは、Liに中性子を衝突させてトリチウムを生
成するため、Liを含有する必要があることと、取扱い
がし易く、熱的に安定であることなどの理由から前記セ
ラミックスを用いる。次に、Li含有セラミックスをコ
ーティングする物質は、Beまたは、Be化合物が望ま
しい。それは以下の理由による。Beの酸化還元電位は
0 =−1.70Vと、HおよびTよりはるかに下位な
ので、表面に拡散して水の形態をとるトリチウム(HT
O、T2 O)から酸素を奪い、より安定した形になる。
このため、トリチウムはコーティング層を通過すること
により、ガス(HT、T2)の形態に変化し、ヘリウム
スイープガスによって容易に回収することができる。ま
た、Beコーティング層は5〜150μmが望ましい。
これは、コーティング層が5μm以上あることにより表
面に拡散してきたトリチウムから酸素を奪うという特性
を示すからであり、コーティング層が150μmを越え
ると、コーティングしたBe層が剥離する可能性がある
からである。
【0009】前記実施例によって得られるBeコーティ
ングしたLi2 Oによれば、中性子照射時にLi2 O内
部で生成し表面に拡散し水の形態をもつトリチウム(H
TO、T2 O)から、Beコーティング層で酸素を奪い
ガスの形態(HT、T2 )として放出するため、ヘリウ
ムスイープガスによってトリチウムを容易に回収するこ
とが可能となった。
【0010】次に、本発明の他の実施例のLi含有セラ
ミックスにおける形状の変形例を図2、図3に示す。図
2に示す第2の実施例は、Li含有セラミックスを円筒
状にした例である。すなわち、Li含有セラミックスか
らなる円筒体51に、真空蒸着法等でBeコーティング
層71をコーティングしたものである。
【0011】図3に示す第3の実施例は、Li含有セラ
ミックスをブロック状六面体52に成形し、この六面体
52の表面にBeコーティング層72をコーティングし
たものである。実施例2、実施例3共に、コーティング
層の材質、層厚ともに、前記第1実施例と同様であるの
で説明を省略する。
【0012】なお、従来からLi含有セラミックスは、
潮解性をもつため取り扱いには細心の注意を要してきた
が、本実施例によれば、真空中でLi含有セラミックス
にBeをコーティングすることができるため、潮解性に
よる問題は解消される。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属コー
ティングしたLi含有セラミックスは、金属コーティン
グ層を5〜150μmにすることにより、中性子照射時
に生成するトリチウムから、金属コーティング層によっ
て酸素を奪い、トリチウムが、ガスの形として放出する
ため、ヘリウムスイープガスによって容易にトリチウム
を回収することができるという優れた効果がある。
【0014】なお、本発明を用いることで核融合炉燃料
サイクルの効率向上をもたらすとともに、核融合炉増殖
ブランケットの設計に幅をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例によるBeをコーティング
した球状Li2 Oの断面図である。
【図2】本発明の第2実施例によるBeをコーティング
した円筒状Li2 Oの横断面図である。
【図3】本発明の第3実施例によるBeをコーティング
したブロック状Li2 Oの断面図である。
【符号の説明】 5 Li2 Oからなる球状体(Li含有セラミック
ス) 7 Beコーティング層(金属コーティング層) 51 Li2 Oからなる円筒体(Li含有セラミック
ス) 71 Beコーティング層(金属コーティング層) 52 Li2 Oからなる六面体(Li含有セラミック
ス) 72 Beコーティング層(金属コーティング層)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Li含有セラミックスの表面が、金属で
    コーティングされていることを特徴とする金属コーティ
    ングしたLi含有セラミックス。
  2. 【請求項2】 Li含有セラミックスとして、Li2
    O、Li4 SiO4 、Li2 SiO3 、LiAlO2
    Li2 ZrO3 の1種類以上を使用することを特徴とす
    る請求項1記載の金属コーティングしたLi含有セラミ
    ックス。
  3. 【請求項3】 Li含有セラミックスの形状として、
    球、円筒、ブロックから選ばれる少なくとも1種類であ
    ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の金属
    コーティングしたLi含有セラミックス。
  4. 【請求項4】 コーティングする金属が、BeまたはB
    e化合物であることを特徴とする請求項1記載の金属コ
    ーティングしたLi含有セラミックス。
  5. 【請求項5】 金属のコーティング層の厚さが5〜15
    0μmであることを特徴とする請求項1または請求項4
    記載の金属コーティングしたLi含有セラミックス。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110148478A (zh) * 2019-06-10 2019-08-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种聚变堆固态水冷包层产氚增殖剂-中子倍增剂
CN115305442A (zh) * 2022-08-26 2022-11-08 核工业西南物理研究院 一种表面改性型氚增殖剂及其制备方法

Cited By (4)

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CN110148478B (zh) * 2019-06-10 2021-01-01 中国科学院合肥物质科学研究院 一种聚变堆固态水冷包层产氚增殖剂-中子倍增剂
CN115305442A (zh) * 2022-08-26 2022-11-08 核工业西南物理研究院 一种表面改性型氚增殖剂及其制备方法
CN115305442B (zh) * 2022-08-26 2023-09-19 核工业西南物理研究院 一种表面改性型氚增殖剂及其制备方法

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