In situ X-ray observations of pure-copper layer formation with blue direct diode lasers

佐藤 雄二*; 塚本 雅裕*; 菖蒲 敬久; 舟田 義則*; 山下 順広*; 原 崇裕*; 仙石 正則*; 左近 祐*; 大久保 友政*; 吉田 実*; et al.

Applied Surface Science, 480, p.861 - 867, 2019/06

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.03.057

A blue direct diode laser metal deposition system, which uses multiple lasers, was developed to realize a high-quality coating layer with a dense, fine structure and high purity. To clarify the formation mechanism of the pure copper layer, the formation process using a blue direct diode laser system was observed using in situ X-ray observations. The stainless steel 304 substrate melts, generating bubbles in the molten pool at a laser power density of 7.2 10 W/cm and a scanning speed of 3.0 mm/s. At a laser scanning speed of 9.0 mm/s, the bubbles disappear because only a slightly molten pool is formed on the surface of the substrate. The bubble amount and penetration depth depend on the laser input energy with a blue direct diode laser. By controlling the amount of input energy, a copper coating is produced minutely without a weld penetration.

幌延深地層研究センターの350m周回坑道(東)における初期地圧測定

青柳 和平; 櫻井 彰孝; 丹生屋 純夫*

JAEA-Data/Code 2016-022, 91 Pages, 2017/03

JAEA-Data-Code-2016-022.pdf:7.3MB
JAEA-Data-Code-2016-022-appendix(CD-ROM).zip:232.99MB

幌延深地層研究センターの地下施設周辺岩盤の応力場を把握することを目的として、350m周回坑道(東)にて水圧破砕法による3次元初期地圧測定を実施した。掘削方向の異なるボーリング孔3孔において、合計26深度で、コンプライアンスCの小さい高剛性水圧破砕試験装置を用いた水圧破砕法により初期地圧測定をおこなった。23深度で観測されたき裂に作用する法線応力、11深度で生じた縦き裂の開口圧および2深度で生じた縦き裂の初生する位置に関する観測方程式を用いて、深度350m周回坑道(東)の初期地圧を評価した。その結果、最大主応力は岩石の密度を17kN/mと見積もって求められる深度350mの土被り圧約6.0MPaと比較して、大幅に小さい値である3.73MPaであり、鉛直方向に近い方位であった。また、応力環境は正断層型であった。ただし、主応力の確率誤差を考慮するとそれらの方位は入れ替わる可能性があった。

幌延深地層研究センターの350mポンプ座における初期地圧測定

青柳 和平; 櫻井 彰孝; 丹生屋 純夫*

JAEA-Data/Code 2015-010, 190 Pages, 2015/10

JAEA-Data-Code-2015-010.pdf:18.7MB
JAEA-Data-Code-2015-010-appendix(CD-ROM).zip:127.68MB

幌延深地層研究センターの地下施設周辺岩盤の応力場を把握することを目的として、350mポンプ座にて水圧破砕法による3次元初期地圧測定を実施した。初期地圧を評価するにあたっては、異なる方向へ掘削した4本のボーリング孔の31深度で水圧破砕により造成された横き裂に作用する法線応力、1深度で生じたブレイクアウト発生位置および12深度で生じた縦き裂の開口圧に関する観測方程式を用いた。水圧破砕試験結果の解析では、ボアホールブレイクアウトの発生条件を加味した場合と、加味しない場合の2ケースで初期地圧を評価した。その結果、ブレイクアウト発生条件を加味した場合、最大主応力が約12MPaと、推定される土被り圧約6MPaの2倍程度の値となる。また、最大主応力と最小主応力の比が約6となり、差応力が大きな結果となった。また、ブレイクアウトの発生条件を加味しない場合は、最大主応力が6MPa程度であり、推定土被り圧と同程度の値を示す。また、最大主応力と最小主応力の比も、2.7程度であり、主応力差がそれほど生じなかったという観点から見ると、地上からの調査段階の結果に整合する傾向となった。主応力の方位に関しては、両ケースにおいて、最大主応力が北方向から約30西寄りで、鉛直方向から約45傾いた結果となった。

幌延深地層研究センターの250m小型試錐座(南)における初期地圧測定

青柳 和平; 櫻井 彰孝; 丹生屋 純夫*

JAEA-Data/Code 2015-011, 182 Pages, 2015/09

JAEA-Data-Code-2015-011.pdf:33.41MB
JAEA-Data-Code-2015-011-appendix(CD-ROM).zip:41.95MB

幌延深地層研究センターの地下施設周辺岩盤の応力場を把握するため、250m小型試錐座(南)から直径76mm、長さ20mのボーリング孔である10-E250-M01孔(水平)、10-E250-M02孔(水平)および10-E250-M03孔(傾斜)を掘削し、水圧破砕法による3次元初期地圧測定を実施した。10-E250-M01孔では、ボーリング孔まわりの応力集中によって生じたブレイクアウトと考えられる連続的な破壊が孔壁に沿って認められた。ブレイクアウトの発生位置は、初期地圧によるボーリング孔まわりの応力集中を反映した孔壁の応力状態によって主に支配されるので、初期地圧の評価に利用することができる。そこで、3本のボーリング孔の31深度でおこなった水圧破砕試験のうち、16深度で測定されたき裂に作用する法線応力および10-E250-M01孔の3深度で測定されたボアホールブレイクアウトの破壊中央位置から初期地圧を評価した。調査地点の初期地圧状態は、最大主応力は方向がほぼEW方向からENE方向で水平に近いと評価され、その値は3.97MPaであった。この最大主応力の方向は、10-E250-M01孔で生じたブレイクアウトの位置および10-E250-M03孔で生じた縦き裂の方向から考えて合理的であった。

軽水炉環境助長割れ現象解析装置の開発

中野 純一; 塚田 隆; 辻 宏和; 寺門 正吾; 高野 利夫; 遠藤 慎也

JAERI-Tech 2003-092, 54 Pages, 2004/01

JAERI-Tech-2003-092.pdf:14.05MB

照射誘起応力腐食割れ(Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking, IASCC)は中性子照射,応力及び高温水等の腐食環境が複雑に作用して生じる炉内構造材料の損傷現象であり、軽水炉の高経年化に伴う重要な検討課題となっている。IASCCにおけるき裂の発生・成長のメカニズムを解明するにはき裂成長のプロセスとき裂発生のプロセスを分離して検討することが必要である。そのため、照射材を用いて高温高圧水中での低ひずみ速度試験(Slow Strain Rate Test, SSRT)を無人で長時間連続して行いながら、試験片表面のその場観察が可能な装置を開発した。本装置の性能確証試験として、未照射のSUS304ステンレス鋼試験片を用いて561K, 9MPaの高温高圧水中において、試験片表面のその場観察を実施しながらの引張試験と未観察でのSSRTを行った。それらの結果から以下のことを確認した。(1)ホットセル内での遠隔操作による試験片の取扱・観察,データの記録が可能であること。(2)高温水中でのその場観察が可能であり、試験片形状は平板型が観察に適していること。(3)長期の試験期間において、試験条件を一定に制御可能であるとともに無人で安全にデータ取得が可能であること。

In-situ observation of surface blistering in silicon by deuterium and helium ion irradiation

五十嵐 慎一; 武藤 俊介*; 田辺 哲朗*; 相原 純; 北條 喜一

Surface & Coatings Technology, 158-159, p.421 - 425, 2002/09

低角度入射電子顕微鏡法を用いて、シリコンブリスタリングのその場観察を行った。重水素照射により形成されるブリスターの大きさ,密度は、電子線照射領域内では領域外より明らかに小さいことがわかった。これは高エネルギー電子線による電子励起により、シリコン不飽和結合の重水素による終端化が抑制されたためである。また、フラックスが高いと、ブリスターが形成されるより前に、フレーキングが起きることも明らかにした。さらに、重水素照射では、注入重水素の最大飛程よりさらに浅いところで、重水素終端された欠陥が形成され、そこで劈開が起こり、ブリスターとなることを明らかにした。

New Polymorph of SiO formed under Quasi-hydrostatic compression of cristobalite

山片 正明*; 八木 健彦*

Review of High Pressure Science and Technology, 7, p.107 - 109, 1998/00

http://ci.nii.ac.jp/naid/10002688963

すべての物質は、10万気圧において、固体へと相転移する。したがって、それ以上の圧力下において、完全な静水圧を発生することは、不可能である。本研究では、高圧実験において、圧力の性質ともいえる静水圧性の、鉱物結晶へ与える影響を明らかにした。実験は、さまざまな静水圧性の下で試料を加圧し、放射光の強力なX線を用いて、高圧X線その場観察により行った。出発物質は、代表的な鉱物であるSiOの多形の一つである、クリストバライトを用いた。極めて静水圧に近い条件下で、試料を加圧していったところ、クリストバライトは、これまで報告されていない、新しい高圧相へと相転移した。一方、非常に静水圧性の悪い条件下で加圧した場合、上記の高圧相とは異なる結晶構造へ相転移した。これらの研究から、静水圧性が、高圧相の結晶構造を決定する重要な熱力学的パラメーターであることがわかった。

Syntheses of novel hydrides under high pressure

齋藤 寛之; 高木 成幸*; 青木 勝敏*; 折茂 慎一*

no journal, , 

Novel hydrides have been synthesized under high pressure and high temperature. In situ synchrotron radiation X-ray diffraction technique is effectively used to find reaction conditions and to optimize them. Theoretical calculations predict thermodynamical stabilities of target materials before high-pressure experiments. Novel hydrides have been successfully synthesized by combining these techniques.

2022年のJ-PARC TAKUMIで実施した工学材料に関するハイライト研究

Harjo, S.; Gong, W.; 川崎 卓郎; Mao, W.; 伊東 達矢

no journal, , 

J-PARCのMLFに設置されたTAKUMIは、材料工学や機械工学に関わる材料研究のための飛行時間型中性子回折装置である。中性子回折パターンに表れるBragg反射の位置・強度・プロファイルを詳細に解析することで、材料の内部応力・相比・転位・集合組織など、新材料の設計や構造物の信頼性評価に役立つ様々な情報を得ることができる。中性子回折法はこれらの情報の、ex-situ及びin-situ観察に適しており、工学材料研究のための強力な手段である。本発表では、2022年に公開されたTAKUMIを用いた研究成果からハイライトなものを抜粋して紹介・議論する。