Development of a prototype GEM TPC with a gating grid for an H-dibaryon search experiment at J-PARC

佐甲 博之; 杉村 仁志; Ahn, J. K.*; Han, Y.*; 長谷川 勝一; Hwang, S. H.*; 市川 裕大; 今井 憲一; 木内 隆太*; 小沢 恭一郎; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 763, p.65 - 81, 2014/11

https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.06.007

J-PARCのHダイバリオン探索実験のためGEMとゲーティンググリッドを使用したTPC試験器を開発した。性能評価のため、実験室試験とビーム試験を、Ar-CHとAr-CFにて行った。検出効率は510 cps/cmまでのビームレートにおいて98%、310 cps/cmのレートにおいて90%であった。ドリフト長5-20cmにおける水平位置分解能測定値0.19-0.49mmに基づき、本実験の磁場1Tにおける位置分解能は0.3mm以下と見積った。ゲインが1.610の時、イオンバックフローの割合は5%と測定され、さらにGEMの電圧調整により3%まで抑えられた。ビームレート510cps/cmにおいてゲート使用時のバックフロー2.710scmによる位置歪みは0.2mm以下になった。一方、ゲート開の場合のバックフロー1.310scmに対応する位置歪みは2mmであった。本実験における位置歪みは要求値の1mmよりも小さい0.30.2mmと評価された。本実験における荷電粒子のエネルギーロスより平均30倍高い環境下で本実験と同程度の期間、GEMを連続動作させることができた。

Search for the pentaquark via reaction at 1.92 GeV/

白鳥 昴太郎*; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 杉村 仁志; 市川 裕大; 谷田 聖; 他61名*

Physical Review Letters, 109(13), p.132002_1 - 132002_5, 2012/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.132002

J-PARCの中間子ビームを使って、1.92GeVの反応をこれまでにない1.4MeV(FWHM)という高分解能で測定しペンタクォークを探索した。報告されているの質量領域にはピーク構造は見つからなかった。得られたデータからペンタクォークの生成断面積の上限値として0.26b/srを得た。

Intergranular corrosion mechanism of ultra-low carbon type 304 stainless steel in a nuclear reprocessing plant

上野 文義; 加藤 千明; 本岡 隆文; 市川 史郎*; 山本 正弘

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM), p.1389 - 1393, 2007/09

本研究は、再処理施設の機器の寿命評価技術開発や腐食機構の解明を目的として、極低炭素ステンレス鋼340ULC製の減圧運転条件の蒸発缶の伝熱管の腐食挙動について検討した。モックアップ試験体を製作して長時間の試験を行った。試験の結果、腐食速度は試験開始から増加するが、約25,000時間を越えると一定に達した。粒界腐食深さを測定した結果、粒界腐食は一つの粒の周囲の粒界すべてを進行した後、溶液中に脱粒しながら進行すると考えられた。

酸回収蒸発缶モックアップ装置の解体評価成果報告書

安田 均*; 野高 昌之*; 萬谷 健一*; 上窪 文生*; 降矢 喬*; 市川 史郎*

PNC TJ8058 97-007, 583 Pages, 1997/03

PNC-TJ8058-97-007.pdf:38.05MB

硝酸中で40,000時間の運転を完了したTi-5Ta製およびZr製の酸回収蒸発管モックアップ装置から試験片を採取し、機械的性質、減肉量の測定および表面状態の評価を行った。評価結果の概要は以下のとおりであり、Zrと比較するとTi-5Taの方が腐食速度は大きいが、いずれも十分な耐食性を有していると判断される。(1)機械的性質:Ti-5TaおよびZrとも、評価部位により測定値に差異があったが、装置製作時の加工方法の違いによるものと考えられ、40,000時間の運転に起因する顕著な材料強度等の低下は認められなかった。(2)肉厚測定:Ti-5Taは、硝酸蒸気に曝されるベンド配管(最大0.09mm/y)、蒸発部塔頂部(最大0.07mm/y)での腐食速度は他の部位(0.02mm以下)よりも腐食速度は大きくなっている。Zrはほとんどの部位で腐食速度は0.01mm/y以下であった。(3)表面粗さ測定:Ti-5Taでは、肉圧測定結果と同様ベンド配管および蒸発部塔頂部で表面粗さは他の部位よりも大きくなっており、全面腐食に起因するものと考えられる。また、溶接部は母材部よりも表面粗さが大きく、溶着金属部の方が全面腐食が進行していると推定される。ZrはTi-5Taよりも表面粗さは小さい。また、部位による表面粗さの差異はなく、溶着金属部の粗度は母材部と同程度であった。(4)断面ミクロ観察:Ti-5Taには、ベンド配管および蒸発部塔頂部で全面腐食による表面の凹凸が認められ、溶着金属部の方が母材部よりも凹凸は大きくなっているが、粒界腐食などの局部腐食は生じていない。Zrでは凹凸形状がほとんど認められず、健全であった。(5)表面SEM観察:Ti-5Taには、ほとんどの部位で腐食生成物と思われるスケールが付着しておりベンド配管及び蒸発部塔頂部ではスケールの堆積が大きい。一部の部位で全面腐食による表面部の肌荒れが観察されたが、局部腐食は生じていない。Zrはスケールの付着量が少なく、腐食がほとんど進行していない。(6)元素組成分析:Ti-5Taの表面皮膜にはTiOとSiOが混在しており、この他に耐食性向上に寄与するとされているTaOの存在が確認された。また、溶接部にも不動態皮膜が形成されていた。ZrではZrOとSiOの他に伝熱管から上部連絡管にかけてTiOが検出された。Zrに認められた白色スケールはSiO及びTiO皮膜やZrO皮膜の上に付着しているようである。

塩酸溶液系におけるラザホージウムのTBP逆相抽出クロマトグラフィー

豊嶋 厚史; 羽場 宏光*; 塚田 和明; 浅井 雅人; 秋山 和彦*; 石井 康雄; 當銘 勇人*; 西中 一朗; 佐藤 哲也; 市川 隆俊; et al.

no journal, , 

本研究では、7.0-8.0M塩酸(HCl)溶液系においてラザホージウム(Rf)のTBP逆相抽出クロマトグラフ挙動を系統的に調べ、同族元素Zr及びHfとの抽出率の順列を明らかにした。原子力機構タンデム加速器施設において、それぞれCm(O,5n)反応並びにGd(O,xn)反応によって合成したRf, HfをHe/KClガスジェット法により線測定装置結合型化学分離装置まで搬送した。捕集した生成物を濃HCl溶液に溶解した後、Rf並びにHfをTBP逆相抽出カラム(内径1.6mm,長さ7.0mm)に吸着させた。その後、7.0-8.0M HCl溶離液を流し、溶出液をTa皿に捕集した。さらに、4.0M HCl溶離液を流してカラムに残ったRfとHfを溶出させ、溶出液を別のTa皿に捕集した。二つのTa皿を強熱して溶出液を蒸発乾固させた後、線をPIPS検出器を用いて測定し、また線をGe検出器を用いて測定した。その結果、Rfの吸着率はHfのそれと同じかあるいは小さく、またZrの吸着率はRf及びHfのそれよりも明らかに大きいことがわかった。吸着率の順列はZrHfRfであることが明らかとなった。

再処理用材料の腐食による劣化とその機構,1; ステンレス鋼製機器における腐食進展傾向

市川 史郎; 本岡 隆文; 加藤 千明; 山本 正弘; 木内 清; 上野 文義

no journal, , 

核燃料再処理施設の機器のうち、蒸発缶等のステンレス鋼製機器について、沸騰硝酸環境における腐食による劣化と腐食機構の検討を行い、寿命評価技術の確立を進めてきた。われわれは、酸回収蒸発缶のモックアップ試験体を製作し、伝熱管の長時間の腐食進展傾向を把握するとともに腐食機構に関する検討を行った。

核燃料再処理機器を模擬した環境におけるSUS304ULC鋼の粒界腐食機構

山本 正弘; 市川 史郎*; 上野 文義; 木内 清

no journal, , 

使用済核燃料から燃焼可能なウランやプルトニウムを抽出する核燃料再処理は高い燃料効率を維持するものである。再処理施設には、ウランやTRU(Pu,Npなど)やFPを含む沸騰硝酸を用いる装置が幾つかある。沸騰硝酸はそれ自身腐食性が高いが、上記元素が含まれることにより、腐食性が増すことが知られている。再処理施設の安全性を確保するためには、これら設備の腐食状況を明らかにする必要がある。これまで、再処理施設の腐食に関する研究は幾つか報告されているが、それらは実験室での小さな試験片での結果であった。実験室レベルと実プラントとの違いは温度や熱伝導,溶液の流動など、幾つかの違いがある。これらを明らかにするために、UやPuを抽出した後の硝酸を回収するために酸回収蒸発缶を選びモックアップ試験を実施した。本報告では、モックアップ試験の結果と、使用された鋼の粒界腐食機構を報告する。

再処理模擬溶液中におけるステンレス鋼の侵食深さの詳細解析

上野 文義; 山本 正弘; 加藤 千明; 市川 史郎*

no journal, , 

核燃料再処理施設の機器のうち、ステンレス鋼製蒸発缶について、長時間の腐食にかかわる寿命評価に資するため、沸騰硝酸環境における腐食進展傾向に関する検討を行ってきた。本研究では、酸回収蒸発缶のモックアップ試験体を用いた長時間の沸騰硝酸腐食試験を行い、試験後の伝熱管の粒界侵食深さについて統計的手法を用いて詳細に解析した。伝熱管断面の顕微鏡観察により、最大粒界侵食深さを測定し、Gunbel分布を用いた極値統計解析を行って、最大粒界侵食深さを求めた。別途非破壊的方法による肉厚測定を実施し同様に極値統計解析によって最大減肉量を求めて、両者を比較したところ、最大減肉量が大きくなった。以上の結果、最大減肉量を用いれば、粒界侵食深さを包含した寿命評価を行うことができると考えられた。