Dynamic accommodation of internal stress and selection of crystallographic orientation relationship in pearlite

雨宮 雄太郎*; 中田 伸生*; 諸岡 聡; 小坂 誠*; 加藤 雅治*

ISIJ International, 62(2), p.282 - 290, 2022/02

https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2021-164

To gain a deeper understanding of the dynamic accommodation mechanism of the internal stress in pearlite originating from the lattice misfit between ferrite and cementite phases, the lattice parameter ratios of cementite, b/a and c/a, were locally analyzed in detail using the electron backscatter diffraction (EBSD) technique. The EBSD analysis revealed that the lattice parameter ratios of the cementite lamellae clearly differed from those of the spheroidized cementite particles, indicating that pearlite has a certain amount of internal stress as long as it maintains a lamellar structure. The internal stress in pearlite gradually decreased during the isothermal holding at 923 K after the pearlitic transformation due to the interfacial atomic diffusion of Fe atoms. However, a comparison with the theoretical values obtained from the Pitsch-Petch orientation relationship revealed that a large amount of internal stress had been already accommodated during the pearlitic transformation by the introduction of misfit dislocations and structural ledges on ferrite/cementite lamellar interfaces, i.e., the internal stress of pearlite is dynamically reduced by two different processes; built-in accommodation upon pearlitic transformation and additional time-dependent relaxation after pearlitic transformation. On the other hand, the analysis of the EBSD and neutron diffraction results yielded intriguingly different lattice parameters of cementite, indicating that various crystallographic orientation relationships between ferrite and cementite coexist in pearlite. Furthermore, the elastic strain energy analysis suggests that the invariant-line criterion on the ferrite/cementite interface plays an important role for the selection of orientation relationships in pearlite.

Progress of divertor simulation research toward the realization of detached plasma using a large tandem mirror device

中嶋 洋輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 大木 健輔*; 坂本 瑞樹*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; 今井 剛*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 463, p.537 - 540, 2015/08

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.12.063

A divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target is installed in the west end-sell in GAMMA 10 large tandem mirror device, and a hydrogen plasma irradiation experiment to the target have been started to investigate radiation cooling mechanism on the target. A gas injection system is installed in the D-module and Langmuir probe and calorie meter array are mounted on the target plate. During the plasma irradiation, the highest electron density of 2.4 10 m and a significant reduction of the electron temperature from a few tens of eV to 2 eV are achieved on the target plate by hydrogen and noble gas injection into the D-module.

Development of divertor simulation research in the GAMMA 10/PDX tandem mirror

中嶋 洋輔*; 坂本 瑞樹*; 吉川 正志*; 大木 健輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; et al.

Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10

In the large tandem mirror device GAMMA 10/PDX, a divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target have been installed in the end-mirror. A massive gas injection of hydrogen and noble gases (argon and xenon) into the D-module during hydrogen plasma irradiation onto the target was performed, and plasma detachment from the target was investigated. Electron temperature measured by Langmuir probe array on the target was significantly reduced from a few tens of eV to 3 eV, and particle flux was also reduced. A bright H emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H emission in the target observed with a high-speed camera. Molecular activated recombination (MAR) process is expected to contribute to the reduction of the electron temperature and the particle flux.

最先端研究基盤としてのJMTR及び関連施設を活用した研修; 2012年度

木村 伸明; 竹本 紀之; 大岡 誠; 石塚 悦男; 中塚 亨; 伊藤 治彦; 石原 正博

JAEA-Review 2012-055, 40 Pages, 2013/03

JAEA-Review-2012-055.pdf:93.64MB

日本原子力研究開発機構では、平成22年度から原子力産業の世界展開を支援することを目的に、原子力人材育成の観点から若手研究者・技術者を対象に、最先端研究基盤であるJMTR及び関連施設を用いた実務的な研修講座を開設している。平成24年度は、効果的な実務研修を行うため、研修者の国籍、年齢等を考慮した海外若手研究者・技術者のためのJMTRオンサイト研修(海外若手研修)及び国内の若手研究者・技術者を主体とした最先端研究基盤JMTR及び関連施設を用いた研修講座(国内若手研修)を実施した。研修は原子力の基礎から実務まで行うことを基本として、対象者に合うようカリキュラムを構成している。海外若手研修は、平成24年7月23日から8月10日に行い16名、国内若手研修は8月20日から8月31日までと9月3日から9月14日まで2回行い、合わせて35名が受講した。本報告は、平成24年度に行った研修講座の内容と研修結果についてまとめたものである。

Current status of JMTR

石原 正博; 木村 伸明; 竹本 紀之; 大岡 誠; 神永 雅紀; 楠 剛; 小森 芳廣; 鈴木 雅秀

Proceedings of 5th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-5) (Internet), 7 Pages, 2012/10

http://www.murr.missouri.edu/ismtr/papercall/Papers/JAEA/Ishihara_M=1_PAPER_JMTR%20Status.pdf

JMTRは軽水減速冷却タンク型の原子炉で、これまで軽水炉,高温ガス炉,核融合炉の燃材料の照射試験、放射性同位元素の生産に利用されてきたが、2006年8月に一旦運転を停止し、2007年度から改修を開始した。改修工事は、予定通り4年間をかけて2011年3月に完了したが、2011年3月11日に東日本大震災が発生し、再稼働のための性能試験の実施が遅れることとなった。さらに、地震後の詳細点検において、原子炉建家周辺等の一部被災が見つかったため、JMTR再稼働を延期し、地震後の補修及び施設の安全評価を実施することとなった。これらを完了させ、JMTRは2012年度中に再稼働し、その後2030年頃まで運転する予定である。

「常陽」MK-III 14万キロワット達成記念報告会;「常陽」から「もんじゅ」へ

河野 直実; 青山 卓史; 関根 隆; 大岡 誠; 前田 茂貴; 高松 操

JNC TN9200 2003-003, 103 Pages, 2004/03

JNC-TN9200-2003-003.pdf:19.5MB

平成16年1月28日に開催した「常陽」MK-III 14万キロワット達成記念報告会の開催概要、発表資料等をとりまとめた。

Progress of the ITER central solenoid model coil programme

辻 博史; 奥野 清*; Thome, R.*; Salpietro, E.*; Egorov, S. A.*; Martovetsky, N.*; Ricci, M.*; Zanino, R.*; Zahn, G.*; Martinez, A.*; et al.

Nuclear Fusion, 41(5), p.645 - 651, 2001/05

https://doi.org/10.1088/0029-5515/41/5/319

ITERを構成する3群の超伝導コイルでは、中心ソレノイド・コイルが最も高い磁場13Tを0.4T/s以上の速度で急速励起するパルス動作が要求される点で、最も技術的難度の高いコイルである。そこで中心ソレノイド・コイル工学設計の妥当性を確認し、併せてコイルの製作技術を開発する目的で、中心ソレノイド・モデル・コイルの開発が進められてきた。約8年をかけて完成したモデル・コイルの実験がこの程、国際共同作業として原研で実施され、技術開発目標をすべて満足する実験成果と貴重な技術データが得られた。

Real time simulation of materials testing reactors for human resource development

竹本 紀之; 木村 伸明; 大岡 誠; 神永 雅紀; 堀田 浩志*; 田村 一雄*

no journal, , 

文部科学省からの最先端研究開発戦略的強化費補助金のうち、世界最先端研究用原子炉の高度利用による国際的研究開発拠点の整備事業において照射試験炉シミュレータを開発した。照射試験炉シミュレータは、JMTRをベースとして設計し、通常運転時,異常時,事故時のほか、照射試験にかかわる照射試験炉の運転操作を行えるようにしたもので、原子力人材育成の推進や原子力発電・試験研究炉の導入を計画している開発途上国との協力関係の推進等に貢献することを目的としている。原子炉制御盤,プロセス制御盤,照射設備制御盤,インストラクタ制御盤,計算サーバ等から構成し、照射試験炉の運転操作を模擬できるほか、原子炉内の中性子のふるまい等をより理解しやすくするため、シミュレーション時の炉心部における中性子束分布,燃料温度,冷却水温度,冷却水流量等、各種パラメータをリアルタイムかつグラフィカルに表示できるようにした。

Current status toward the reoperation of JMTR

神永 雅紀; 大岡 誠; 石原 正博; 楠 剛; 荒木 政則

no journal, , 

材料試験炉(JMTR)は、出力50MWの軽水冷却タンク型原子炉である。1968年3月の初臨界以来、JMTRは発電用軽水炉、HTGR、核融合炉の燃料/材料照射試験やRI生産に用いられてきた。2006年8月にJMTRの運転は、再稼働のための外部及び内部委員会によるチェック&レビューのため一旦停止された。国内における議論の結果、JMTRは必要な更新作業の後に運転を再開することが最終的に決定された。更新は、2007年度の初めから開始され、一次冷却系と二次冷却のポンプモーター,核計装システム,プロセス計装システム,安全保護系などが更新された。更新は計画通り2011年3月に終了した。不運にも、2011年3月11日に、東北地方太平洋沖地震が発生した。このため、冷却装置,原子炉制御系など、JMTR再稼働前の機能テストは、地震の影響により遅れた。さらに、その後の詳細調査の結果、コンクリート構造体の小さなひびなど、幾つかの破損が見つかった。このため、JMTRの再稼働は当初の2011年6月から2013年まで遅れることになった。地震観測記録に基づく施設の健全性評価を実施し、その結果を規制当局に報告した。JMTRは、健全性確認報告の原子力規制庁による確認を経た後に再稼働する。JMTRは、2030年度頃までの約20年間運転される予定である。再稼動後に期待される利用分野は、発電用軽水炉の材料/燃料に関する安全研究、HTGR、核融合炉材料などの基礎基盤研究、医療診断用Mo-99生産のような工業的用途及び教育訓練などがある。

研究拠点機能向上のための遠隔技術開発,6; 細径・自己出力型臨界監視センサーの開発

宇佐美 博士; 河村 弘; 大岡 誠; 三浦 邦明*; 鬼澤 達也*

no journal, , 

原子力機構福島研究基盤創生センターでは、東京電力福島第一原子力発電所(以下、1Fと称す)の廃止措置に向けた技術開発として「臨界監視センサー」の開発を進めている。本センサーは、1F廃炉を進めていく上で危惧される燃料デブリ取出し・処理過程におけるデブリの再臨界をいち早く検知し、臨界管理を行うための有力なセンサーとして期待されており、本研究開発によって得られる成果は、1Fの廃止措置に大いに貢献するものと考えられる。この度、臨界監視センサーの性能評価の一環としてセンサーに対し線照射試験を実施したので、日本原子力学会2016年春の年会において、得られた成果・知見について報告を行う。