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熊田 高之; 元川 竜平; 大場 洋次郎; 中川 洋; 関根 由莉奈; Micheau, C.; 上田 祐生; 杉田 剛; 美留町 厚; 佐々木 未来; et al.
Journal of Applied Crystallography, 56(6), p.1776 - 1783, 2023/12
被引用回数：1 パーセンタイル：60.87(Chemistry, Multidisciplinary)既存のメイン検出器および高位置分解能フォトマル検出器に加えて新規に導入した前面検出器を組み合わせることにより、波数0.002nm
から6nmにわたる散乱を3つの光学機器配置により切れ目なく測定できるようになった。またグラフィカルユーザーインターフェースの導入と併せて装置のユーザビリティが大幅に向上した。
金子 耕士; 山内 宏樹; 樹神 克明; 佐々木 未来; 下条 豊; 長壁 豊隆
no journal, ,
10年近くの長期間の運転停止を経て、2021年2月以降にJRR-3は再稼働を予定している。この停止期間中にパルス中性子源であるJ-PARC物質・生命科学実験施設の利用運転が始まっており、JRR-3の再稼働によりパルス・定常両中性子源の本格的な相補利用が実現することが期待されている。定常炉では、多くが単色ビームを使用していることから、偏極中性子や極限試料環境などの面で利点を有する。この内試料環境については、停止期間中に大きな更新作業が行われていなかった。これらの装置の中で、液体ヘリウムを使うマグネットや冷凍機などの低温・強磁場装置については、昨今のヘリウム危機や価格の高騰、作業性などを踏まえると、継続して使用することに困難が予想される。そこで運転再開を控えた2020年度、ヘリウムフリー化への更新作業に着手した。導入予定のマグネットや冷凍機の詳細、また今後の展望について紹介する。
大澤 崇人; 佐々木 未来; 松江 秀明
no journal, ,
研究炉JRR-3が10年ぶりに再稼働し、2021年7月から供用運転が開始されることとなった。JRR-3ガイドホールに設置された即発ガンマ線分析装置(PGA)は元素分析装置として優れた能力を有しており、停止期間中には多関節ロボットを導入して自動分析が可能となっている。本発表では震災後のPGAの復旧,高度化,現在の稼働状況などについて解説する。
諸岡 聡; 徐 平光; 柴山 由樹; 佐々木 未来; 菖蒲 敬久
no journal, ,
中性子回折法は、中性子の優れた透過能を生かすことで、数十ミリメートルスケールの材料深部のひずみ・応力を非破壊で測定できる唯一の測定技術として知られており、種々の機械構造物の残留応力評価を通して、高性能・高信頼性・長寿命化を目指した製品開発や構造設計に大きく貢献している。我々の研究グループでは、研究用原子炉施設JRR-3や大強度陽子加速器施設J-PARCで得られる中性子や、大型放射光施設SPring-8で得られる放射光を併用しながら、回折技術を応用した材料強度研究を促進している。我々はこれらの研究を推進するために、JRR-3のT2-1ポートに設置された中性子応力測定装置RESAを管理している。本発表では、中性子応力測定装置RESAの装置仕様,使用状況,高度化状況,残留応力測定例などの現状を紹介するとともに、現在の状況を踏まえた課題の抽出や今後の高度化計画などに言及する。
菖蒲 敬久; 冨永 亜希; 城 鮎美*; 佐藤 志彦; 佐々木 未来; 栗田 圭輔; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*; 永井 崇之
no journal, ,
本研究では、ガラス固化体の健全性評価の1つのアプローチとして、高エネルギー放射光応力測定技術を活用し、生成過程に伴うガラス固化体の材料強度特性について調べた。ガラスからの散乱X線の荷重に対するピークシフトよりマウロひずみが導出できることを明らかにした。当該技術を利用し、ガラス固化体製造工程のうち、撹拌回数,徐冷開始温度,徐冷速度による材料強度特性について整理し、各条件における最適条件を明らかにした。
菖蒲 敬久; 諸岡 聡; 徐 平光; 栗田 圭輔; 佐々木 未来; 柴山 由樹; 飯倉 寛
no journal, ,
2021年6月に運転再開を果たしたJRR-3では実機に近い材料中の応力評価、イメージング評価が可能である。本講演では、JRR-3中のRESA及びTNRFに関する紹介を行う。
諸岡 聡; 徐 平光; 柴山 由樹; 佐々木 未来; 菖蒲 敬久
no journal, ,
中性子応力測定は、原子間を評点間距離とする物理的な応力計測法であり、中性子の優れた透過能を生かすことで、数mmから数十mmオーダーの材料内部のひずみ・応力状態を非破壊・非接触で測定することができる唯一の測定技術として知られており、種々の機械構造物の残留応力測定を通して、高性能,高信頼性,長寿命化を目指した製品開発や構造設計に大きく貢献している。中性子回折法による応力測定技術は、中性子産業利用推進に貢献する中心的な測定技術の一つである。例えば、自動車エンジンやロケットエンジンといった輸送機械部品、インフラ構造物や発電プラントを模擬した溶接構造物など、様々な機械・構造物の信頼性・健全性の確保や安全設計を目的とした安全・安心かつ持続可能な社会の実現に関わる重要な力学パラメータの一つである残留応力を評価するために広く用いられている。本講演では中性子応力測定装置RESAを用いた応力測定の現状について紹介する。
諸岡 聡; 徐 平光; 柴山 由樹; 佐々木 未来; 菖蒲 敬久
no journal, ,
中性子応力測定装置RESAは、角度分散型の中性子回折装置であり、JRR-3ビームホールのT2-1ポートに設置されている。中性子応力測定とは、原子間を評点間距離とする物理的な応力計測法であり、中性子の優れた透過能を生かすことで、数mmから数十mmオーダーの材料内部のひずみ・応力状態を非破壊・非接触で測定することができる唯一の測定技術として知られており、種々の機械構造物の残留応力測定を通して、高性能,高信頼性,長寿命化を目指した製品開発や構造設計に大きく貢献している。中性子回折法による応力測定技術は、中性子産業利用推進に貢献する中心的な測定技術の一つである。例えば、自動車エンジンやロケットエンジンといった輸送機械部品、インフラ構造物や発電プラントを模擬した溶接構造物など、様々な機械・構造物の信頼性・健全性の確保や安全設計を目的とした安全・安心かつ持続可能な社会の実現に関わる重要な力学パラメータの一つである残留応力を評価するために広く用いられている。2021年度のJRR-3の運転再開により、日本国内における中性子応力測定装置はRESAとTAKUMIの2台体制となる。このような恵まれた実験環境を活かし、学術利用及び産業利用の多くのユーザーに本測定技術を利用していただき、世界をリードする数多くの研究成果を創出していきたいと考えている。本ポスター発表では中性子応力測定装置RESAの現状について紹介する。
諸岡 聡; Ma, N.*; 渡邊 誠*; 佐々木 未来; 冨永 亜希; 菖蒲 敬久
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近年、3D積層造形技術の一つとしてコールドスプレー(CS)法やウォームスプレー(WS)法による固相粒子積層技術が注目されている。これらの溶射技術は固相状態で金属粉末を接合していく点に大きな特長があるものの、積層厚さを増加させると、基板と積層粒子の界面に亀裂を形成し剥離する欠点が存在する。本研究は、高エネルギー放射光X線回折法を用いて、CS固相粒子積層材及び、WS固相粒子積層材における積層幅方向Y軸及び、積層厚さ方向Z軸の残留応力分布を計測し、残留応力と亀裂形成・進展・剥離メカニズムの関係を明確にすることを目的とし、以下の通りに得られた。(1)CS固相粒子積層材は、WS固相粒子積層材と比較して、結晶粒が微細かつ、高転位密度を有することが示唆される。(2)CS法による固相粒子積層プロセスではピーニング応力が支配的であり、WS法による固相粒子積層プロセスでは熱応力とピーニング応力の重畳が支配的になるため、固相粒子積層部の残留応力はWS固相粒子積層材よりもCS固相粒子積層材の方が高い圧縮応力を示す。(3)WS固相粒子積層材はCS固相粒子積層材よりも固相粒子積層部/基板界面近傍で最大引張残留応力
Yが小さくなるため、界面における亀裂発生が抑制される。
諸岡 聡; 徐 平光; 柴山 由樹; 佐々木 未来; 菖蒲 敬久
no journal, ,
輸送機器や大型構造物中に存在する残留応力は「隠れた力」とも言われ、部材の疲労破壊に大きな影響を与えるだけでなく、部材寸法の安定性も左右する。中性子による非破壊応力測定法は結晶格子をゲージ長さとして結晶による回折現象を利用してひずみを計測することから、原理的にはあらゆる結晶材料に適用することができる。2022年度において、JRR-3の中性子応力測定装置RESAでは、試料位置における中性子束強度を向上させるために、0.7mm厚の(004)Si(15枚積層)の平板型結晶を用いて、可変式2軸湾曲の集光型モノクロメータシステムを開発した。その結果、2021年度の中性子強度と比較して、およそ2倍の中性子強度を得ることに成功した。本講演では、上述のモノクロメータシステムを導入したJRR-3の中性子応力測定装置RESAの現状と自動車などの輸送機械部品や発電プラントを模擬した溶接構造物など、様々な機械・構造物の信頼性・健全性の確保や安全設計を目的とした安全・安心かつ持続可能な社会の実現に関わる重要な力学パラメータの一つである残留応力の測定例を紹介する。
諸岡 聡; 井川 直樹; 佐々木 未来; 生田目 望; 樹神 克明
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Medium Mn steels have been actively investigated due to their excellent balance between material cost and mechanical properties. In particular, medium Mn steel with a nominal chemical composition of Fe-5.0Mn-0.1C (mass%) fabricated by intercritical annealing 923 K for 1.8 ks after cold-rolling, was the high-strength mechanical properties at low temperature. This strengthening mechanism evaluated by means of in-situ neutron diffraction under low temperature (High Resolution Powder Diffractometer (HRPD) at Japan Research Reactor-3(JRR-3)), electron back scatter diffraction (EBSD), low temperature differential scanning calorimetry (DSC) and low temperature magnetic susceptibility measurement. We found that as the sample temperature decreases, face- centered cubic (FCC) structure transferred face-centered tetragonal (FCT) structure. Namely, it suggests that austenite transformed martensite like Fe-Pd or Fe-Pt alloy. Therefore, the origin of the high-strength mechanical properties at low temperature was in the presence of FCT martensite.
樹神 克明; 井川 直樹; 生田目 望; 佐々木 未来; 下条 豊
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HRPD (High Resolution Powder Diffractometer)は日本原子力研究開発機構が所有する角度分散型の粉末回折装置で、JRR-3炉室内のビームポート1Gに設置されている。64本の中性子検出器が2.5度間隔で配置されており、5-162.5度の範囲の粉末回折データを得ることができる。通常使用する入射中性子の波長は1.82
で、波数領域にして0.3
Q 6.8 に対応する。最高分解能になる測定条件では、回折ピークの半値全幅を約0.2度まで抑えることができる。利用可能な試料環境装置として、4K冷凍機(4K
室温)、真空電気炉(室温1100K)、室温用試料交換機が整備されている。ポスターでは装置の詳細やHRPDで得られた実験データ、これまでの主な利用例を紹介する。
徐 平光; 諸岡 聡; 柴山 由樹; 佐々木 未来; 山本 和喜; 菖蒲 敬久
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Different with the electron backscattering diffraction (EBSD) and the X-ray diffraction for surface layer analysis, the neutron diffraction can collect bulk diffraction information thanks to the coarse beam spot and several ten mm penetrability of the thermal neutrons in most engineering materials, valuable for deeply investigating microscopic microstructure changes and macroscopic mechanical/physical responses of polycrystalline materials. Thanks to close cooperation among international/domestic universities and institutes, Japan has entered a new era of stress and texture evaluation technique using various neutron instruments involving in a steady-state reactor neutron source at Japan Research Reactor No.3 (JRR-3), a large spallation neutron source at J-PARC, and a compact neutron source at RANS. Recently, JRR-3 has restarted to support the neutron diffraction experiments of various engineering materials and realized several interesting research examples. Texture is the crystallographic preferred orientation state of grains in polycrystalline materials, and its optimization may improve the mechanical/physical anisotropic behavior of engineering materials and product parts, leading to an evident economic benefit for such as automobile steel sheets, oriented silicon steel sheets. Nondestructive stress measurement is another important industrial application of RESA neutron instrument, unique to evaluate the strain and stress state inside materials deep to several tens of mm. It contributes significantly to the design and manufacture of mechanical structures aimed at high performance, high reliability and long life, and improves the reliability and structure integrity of a wide range of machinery and structures. We welcome more academic and industrial users to make good use of these large-scale neutron science facilities to nurture more globally competitive talents, achieve world-leading research results and economic benefits.
