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研究の特徴

 高温ガス炉や高速増殖炉・核融合炉などで使用される材料は、高エネルギー中性子をはじめとする多量の粒子線に照射され、なおかつ高温や高熱勾配、腐食性雰囲気という苛酷な環境で使用される。本研究室では、これらのエネルギーシステムが安全に機能するために必要となる、複合した苛酷環境におかれたときの材料の振舞いを明らかにし、さらにそれらに耐える材料の開発を行っている。

研究の概要

1. 原子炉・核融合炉用セラミックスの中性子照射損傷の研究
  セラミックスは発電用原子炉や高速増殖炉では核燃料をはじめ、制御材などに、また開発中の高温ガス炉では、燃料や燃料被覆材に使用されている。さらに夢のエネルギー源として21世紀中旬以降の実現を目指して研究開発途上の核融合炉においては、第一壁材料、トリチウム増殖材、各種電気絶縁材などにセラミックスが必要不可欠となる。また、セラミックスは金属材料に比べ長寿命の放射性物質の生成が極めて少なく、この意味でも原子力分野へのセラミックスの適用が求められている。
  セラミックスに限らないが、材料が高速中性子の照射を受けると、原子のはじき出しなどが起こり、微細構造が変化して種々の物性に大きな影響を与えるので、この変化をあらかじめ予測し制御する必要がある。この研究では、炭化ケイ素や、炭化ホウ素、窒化アルミニウム、スピネル、アルミナ、ダイヤモンドなどの化合物を実際に中性子照射して、原子配列を直接見ることのできる高分解能電子顕微鏡をはじめ、X線回折法などにより微構造の変化を明らかにし、さらに熱伝導率、電気抵抗、機械的強度などの物性変化との関連を調べている。
  固体物性論や材料科学の知識が主な研究基盤となる。

2. 耐苛酷環境材料の開発
  放射線照射下をはじめ、超高温、高熱勾配下あるいは腐食性環境で使用可能な新規材料の作製を目標に、長繊維SiC強化セラミックス複合材、全酸化物繊維強化複合材などのいくつかの候補物質を取り上げ、合成とその物性評価を行っている。この研究には、放射線照射によってその物性をより良くすること、あるいは、新規な機能性をもたせる試みも含まれている。

◇大学院希望者へ
研究の基礎は材料科学系ですが、出身学科は問いません。研究環境は恵まれています。(本書の5に示したニュークリアセラミックス実験室が使える)ので、やる気次第でどんどん進んでいけます。外国で開催される国際会議で発表することも夢ではありません。21世紀を支える研究を一緒にやりましょう。

キーワード

原子炉・核融合炉材料、苛酷環境下の材料物性、セラミックスの中性子照射損傷、低放射化材料、欠陥と固体物性、材料科学