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surface under high voltage battery operation田港 聡*; 平山 雅章*; 鈴木 耕太*; 田村 和久; 湊 丈俊*; 荒井 創*; 内本 喜晴*; 小久見 善八*; 菅野 了次*
Journal of Power Sources, 307, p.599 - 603, 2016/03
被引用回数：34 パーセンタイル：71.85(Chemistry, Physical)SrRuO
(100)/Nb:SrTiO(100)上に作成したエピタキシャルLiCoO(104)薄膜を用いて、リチウムイオン電池正極材料の充放電過程における劣化機構について議論した。LiPO
でLiCoO表面をコーティングしたものと、していないものを比較すると、コーティングすることで正極材料の劣化が抑えられることがわかった。表面X線回折実験で充放電過程における表面構造を追跡すると、コーティングした場合のLiCoO(104)表面は構造変化が少なく、その結果結晶構造が維持されて、劣化が抑えられていることが分かった。
加治 芳行; Gu, W.*; 石原 正博; 荒井 長利; 中村 均*
Nuclear Engineering and Design, 206(1), p.1 - 12, 2001/05
被引用回数：9 パーセンタイル：56.08(Nuclear Science & Technology)工業用黒鉛材料は、引張荷重に対して非線形な応力-ひずみ挙動を示すが、これは材料内部において分布される微視的空隙とき裂の発生及び進展によって黒鉛材料の剛性が低下することによると考えられている。そこで本論文では、連続体損傷力学を脆性材料構造物の非線形弾性挙動の評価に適用し、構造健全性を損傷パラメータによって評価するプログラムを開発した。また黒鉛構造物を用いた健全性評価試験結果及び弾性解析結果との比較検討した結果、損傷力学を考慮することによってより高精度な損傷評価が可能なことが明らかになった。
高橋 常夫*; 石原 正博; 馬場 信一; 荒井 長利; 林 君夫; 小西 隆志*
JAERI-Research 2001-005, 62 Pages, 2001/03
JAERI-Research-2001-005.pdf:6.8MB
微粒等方性黒鉛(平均粒径20
m)を基準試料とし粗粒含有率(平均粒径125m)の異なる黒鉛材料を用いて曲げ強度試験及び破壊靱性試験を行い、粗粒含有率が強度及び靱性に与える影響を検討した。また、微細組織に基づく強度分布予測手法の曲げ試験結果への適用性を検討した。曲げ強度は、粗粒含有率0%と比較して含有率40%では平均曲げ強度の増加と強度のばらつきの減少が認められた。画像解析からもとめた気孔径分布の統計結果との関係においては、粗粒含有率の増加に伴う平均気孔間距離の増加及び大径気孔部分における気孔径分散と強度分散との正の相関関係が認められた。破壊靱性値に関しては、応力ひずみ線図の非線形応答開始点と最大荷重点における破壊靱性値の検討を行った。き裂進展開始荷重に基づく破壊靱性値は、粗粒黒鉛を含有することにより増加するものの含有率(20%,40%)による違いは認められず、低い含有率で破壊靱性値が飽和する傾向を示した。一方、最大荷重に基づく破壊靱性値は、粗粒黒鉛の含有率が増すにつれて増加し、含有率による違いが認められた。さらに、単軸応力状態下で提案されている気孔径分布を考慮した確率論的強度分布予測モデルを曲げ強度試験結果に適用し、実験結果をおおむね一致する結果を得た。
小佐古 敏荘*; 杉浦 紳之*; 工藤 和彦*; 森 千鶴夫*; 飯本 武志*; 四竈 樹男*; 片桐 政樹; 林 君夫; 相原 純; 柴田 大受; et al.
JAERI-Review 2000-017, 78 Pages, 2000/10
JAERI-Review-2000-017.pdf:4.62MB
原研は、高温工学試験研究炉(HTTR)を用いる高温照射研究である「高温工学に関する先端的基礎研究」を平成6年度から実施している。平成9年度には、同研究の推進母体であるHTTR利用検討委員会に「高温放射線下での照射線量評価タスクグループ」が設置された。本報告書は、同タスクグループが、HTTRを用いる高温照射研究に資するため、高温高放射線場における中性子計測器についての開発課題を調査検討した結果をまとめたものである。取り上げた検出器は、日本国内については、(1)小型核分裂計数管、(2)小型核分裂電離箱、(3)自己出力型検出器、(4)放射化検出器、及び(5)光ファイバの、5種類の炉内検出器であり、そのほかにロシアにおける開発状況についても調査した。本報告書の内容は、高温ガス炉の核計装としても役立つものである。
高橋 常夫*; 石原 正博; 馬場 信一; 林 君夫; 荒井 長利; 小西 隆志*
Proceedings of 1st World Conference of Carbon (EUROCARBON 2000), 1, p.397 - 400, 2000/00
高温工学試験研究炉(HTTR)の炉心構造材料にも用いられているIG-11黒鉛を基準試料として粗粒含有率の異なる試料を用いた曲げ強度試験を行うとともに画像解析による気孔寸法等の微細組織の観察を行い、強度分布と微細組織の関係について検討を行った。強度試験結果からは、粗粒含有率を増加することで平均曲げ強度の増加と強度のばらつきの減少することが認められた。また、微細組織の観察結果からは、粗粒含有率の増加により大径気孔数の減少と気孔径分布における大径気孔部分での分散の減少が認められた。これらを受けて粗粒含有黒鉛の強度特性について大径の気孔数及び分散に基づく考察を行った。この試験結果に対し、微小き裂の破壊靱性値及び気孔径分布を考慮した確率論的強度評価モデルを適用した。その結果、粗粒含有率に対して評価と試験結果に大きな違いが見られた。評価モデルの改良を要することが示唆された。
石原 正博; 馬場 信一; 相原 純; 林 君夫; 荒井 長利; 石野 栞*
Proceedings of 1st Information Exchange Meeting on Basic Studies on High-Temperature Engineering, p.299 - 308, 1999/09
HTTRを用いた高温工学に関する先端的基礎研究の一つとして、耐熱セラミックス複合材料の熱・機械的特性に及ぼす照射損傷効果に関する研究を進めている。このうち、機械的強度に及ぼす照射損傷効果を検討するために、気孔、結晶粒及びそれらの分布を考慮した確率論的な強度モデルを開発し、これが黒鉛及び炭化珪素の強度を良く説明できることを明らかとしてきた。そこで、この強度モデルにセラミックス特有の表面及び内部に存在する欠陥に起因する破壊様式を取り込むために、イオン照射により表面近傍の欠陥を変化させた試験を実施し、表面欠陥を変化させた場合の曲げ強度の変化を実験及び解析的に検討した。また、イオン照射により損傷を与えた領域の動的微小硬度を測定したところ、軟化の傾向が認められた。本報告は、今までに得られたこれらの成果について述べるものである。
石野 栞*; 寺井 隆幸*; 奥 達雄*; 荒井 長利; 林 君夫; 伊藤 久義; 矢野 豊彦*; 本橋 嘉信*; 北村 隆行*; 筑本 知子*; et al.
JAERI-Review 99-019, 238 Pages, 1999/08
JAERI-Review-99-019.pdf:14.88MB
本報告書は、HTTRによるセラミックス系新素材の照射試験計画を効率的に遂行するため、関連研究動向、HTTR照射試験方法等の調査・検討を、原子力学会に委託した結果をまとめたものである。高温超伝導材料、高温半導体の照射改質、耐熱セラミックス複合材料の照射損傷のほか、新規テーマ(超朔性セラミックス材料の照射効果、変形・破壊のシミュレーション等)を対象とした。本調査により、各研究テーマの目標・意義、HTTR照射試験方法等が明らかになった。本調査は、高温工学に関する先端的基礎研究について、さらに詳細な計画を立案し、実施してゆくための重要な基礎を構築したものである。
奥 達雄*; 車田 亮*; 中田 昌幸*; 武田 和孝*; 川又 清弘*; 荒井 長利; 石原 正博
Proceedings of 24th Biennial Conference on Carbon (CARBON '99), p.574 - 575, 1999/07
炭素繊維複合材料について、機械的特性の照射効果を調べるために、TIARAを用いて175MeVのエネルギーでアルゴンイオン照射を行い、照射後ダイナミック硬さを調べた。照射後試験の結果ヤング率及び強度との相関が良いとされるB及びDパラメータに照射による増加が認められ、照射による硬化が確認された。また、これらのパラメータは、損傷が最大となる領域(表面から約50m; 損傷は0.15dpa)からの影響を受けるため、押し込み荷重を変化させることにより増加量に変化が認められた。さらに、定性的評価ではあるが、ダイナミック硬さを計測する方法は炭素繊維材料の照射損傷の程度を調べるために有効であることがわかった。なお、本研究は「炭素繊維複合材料の照射損傷の評価」に関する茨城大学との共同研究として実施したものである。
加治 芳行; 荒井 長利; Gu, W.*; 中村 均*
JAERI-Review 99-016, 61 Pages, 1999/06
JAERI-Review-99-016.pdf:2.37MB
これまでセラミックス製構造物の新たな構造信頼性評価解析法の開発を目的として、潜在欠陥に関する微視的破壊力学をベースとする材料強度理論と連続体構造力学モデルとを融合させる、超並列計算システム対応の計算力学的手法を検討してきた。本論文は、その一環として計算力学プログラムの基本設計のうち主な項目に関係している確率論的構造力学の原理、定式の基礎事項及び並列処理計算のプログラミング手法について調査し、概要をまとめたものである。
加治 芳行; Gu, W.*; 石原 正博; 荒井 長利; 中村 均*
Transactions of 15th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technol. (SMiRT-15), 2, p.133 - 139, 1999/00
工業用黒鉛材料は、引張荷重に対して非線形な応力-ひずみ挙動を示すが、これは材料内部に分布する微視的空隙とき裂の発生及び進展によって黒鉛材料の剛性が低下することによると考えられている。そこで本論文では、連続体損傷力学を脆性材利用構造物の非線形弾性挙動の評価に適用し、構造健全性を損傷パラメータによって評価するプログラムを開発した。また黒鉛構造物を用いた健全性評価試験結果及び弾性解析結果との比較検討の結果、損傷力学を考慮することによってより高精度な損傷評価が可能なことが明らかになった。
衛藤 基邦; 荒井 長利; 小西 隆志*
JAERI-Research 98-024, 58 Pages, 1998/03
JAERI-Research-98-024.pdf:2.03MB
HTTR炉内構造用黒鉛及び炭素材料について室温における疲労試験を実施した。応力負荷条件は応力比R(=
min/ max)=-3,-1,0(PGX黒鉛),=-1,0(ASR-ORB炭素)、及び=-1(IG-11黒鉛)とした。取得したデータをPriceの方法、対応応力法及びPTS線図法によって解析し、設計疲労曲線を得るのに最適の方法を検討した。IG-11黒鉛については980
C真空中で疲労試験を実施した。主要な結論は次のとおりである。設計疲労曲線を得るにはPriceの方法が最適である。疲労強度はR値が小さいほど小さくなる。Priceの方法によってPGXとASR-ORBについて設計疲労曲線を得た。980Cにおける疲労強度は負荷応力を室温真空中の平均引張強度で規格化すると、室温における強度とほぼ等しくなる。
佐野川 好母; 藤城 俊夫; 宮本 喜晟; 田中 利幸; 塩沢 周策; 荒井 長利
ECN-R--98-005, p.145 - 156, 1998/00
高温工学試験研究炉(HTTR)は高温工学に関する中核的試験研究施設として、HTGR関連技術開発と共に高温照射試験研究などのために利用する計画である。本発表は後者の利用研究に関連して、将来的に国際協力研究の実現を推進する観点から、HTTRの運転と試験研究の概要、高温照射機能と照射試験設備及び国際協力研究分野の提案などを報告する。国際協力による照射試験研究については、HTGR技術開発としての燃料、炉心材料等の高度化、高温計測機器など、又、先端的基礎研究としてのセラミックス複合材料の照射下挙動と機構の研究などを提案した。そして協力研究の実現のために関係各国の参加による情報交換会議の開催を提言した。
C-1200CB.J.Marsden*; 荒井 長利; N.McLachlan*
ECN-R--98-005, p.81 - 89, 1998/00
原子炉黒鉛の熱膨張係数(CTE)はその気孔の変化によって変化するとの観点から、高速中性子照射効果、付加応力効果及びクリープ歪依存性について、実験データ及び理論的取り扱いを検討・整理した。黒鉛のCTEは照射によって一旦増加し、その後減少する。圧縮応力付加によって増加し、又、圧縮クリープによっても増加する。この変化は2種類の気孔(潜在的なMrozonskiクラックと照射による生成気孔)の量的関係から定性的に説明できる。定量的評価は、結晶子の層間距離の温度変化、結晶子の歪/応力のパラメータである構造因子によって定式化が可能である。しかし、CTEの変化の理論的説明にはなお未検証の問題が残されている。黒鉛の高温照射効果を微細組織の定量的変化の測定と解析で検討することの重要性が改めて提起された。
荒井 長利; 伊藤 久義; 寺井 隆幸*; 石野 栞*
ECN-R--98-005, p.113 - 124, 1998/00
HTTRを用いた先端的基礎研究は高温照射環境を利用する応用理工学研究を対象とする。提案された研究テーマは新素材開発、放射線化学、核融合研究及び高温計測技術開発などの分野における様々な科学技術的に興味深い課題を含んでいる。HTTR照射試験の可能性と優先性を確かめるため、幾つかのテーマについて予備試験を実施している。本論文では先端的基礎研究の全体的な意義と範囲、予備試験テーマの研究方法とこれまでの試験結果の概要及びHTTR実照射試験に向けての今後の準備計画などを報告する。この報告は、将来的にHTTR照射試験研究の一部を国際共同研究として計画する考えに基づいて、海外の高温ガス炉関連研究機関との最初の情報交換のため、OECD/NEA/NSC主催のワークショップにて行うものである。
四竈 樹男*; 角田 恒巳; 成井 実*; 石原 正博; 佐川 勉; 荒井 長利
ECN-R--98-005, p.125 - 143, 1998/00
HTTRを用いた先端的基礎研究の一環として、高温耐放射線光ファイバを用いた高温ガス炉炉心の直接観察の可能性を研究している。本論文はこれまでの研究の現状を概説した。試作開発している光ファイバは直径約1mm、コアのOH含有率が900ppmの溶解シリカ線材である。耐熱性については、炉外の空気中及びヘリウム中加熱試験により、温度800C、300時間までの範囲で、可視光から赤外線(350~1850nm)において透光性の劣化が無いことを確認した。また、高温自己発光(ルミニッセンス)の強度が高温ほど高いことから、光ファイバによる温度測定の可能性を見出した。JMTRでの放射線環境下短時間(1h)特性試験により、700nm以上の赤外線については放射線効果が認められないことを確かめた。更に、サファイアのルミニッセンス強度を分析し、可視光域の強度により炉出力(放射線強度)を、黒体放射強度により温度を測定するなど、光ファイバモニターの可能性も例示した。
中西 幸紀*; 荒井 長利; Burchell, T. D.*
Extende Abstracts, International Symposium on Carbon, Science and Technology for New Carbons, p.332 - 333, 1998/00
原子炉用セラミック系材料の工学的物性値の統一的予測法の検討として、メソスコーピック組織(結晶粒子と気孔の集合組織)の強度特性への影響を理論的に調べた。基本とした確率論的脆性破壊理論は筆者の一人であるBurchellが開発したものである。本研究では、原研の黒鉛材料及びSiCセラミックスの引張破壊データを参照し、結晶粒子気孔の寸法が大巾に異なる材料系に対して、その理論の適用性を検討した。この検討結果は、粒子径範囲が1~1000m、気孔径範囲が1
数mmの実用セラミックスの引張り強度の予測が統一的に可能であることを示した。なお、本研究は外国人研究者招へい制度の共同研究を契機として、原研独自の研究を含めてまとめたものである。
