Orientation mapping of YbSn single crystals based on Bragg-dip analysis using a delay-line superconducting sensor

宍戸 寛明*; Vu, TheDang*; 相澤 一也; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 奥 隆之; 曽山 和彦; 宮嶋 茂之*; et al.

Journal of Applied Crystallography, 56(4), p.1108 - 1113, 2023/08

https://doi.org/10.1107/S1600576723005204

Recent progress in high-power pulsed neutron sources has stimulated the development of the Bragg dip and Bragg edge analysis methods using a two-dimensional neutron detector with high temporal resolution to resolve the neutron energy by the time-of-flight method. A delay-line current-biased kinetic inductance detector (CB-KID) is a two-dimensional superconducting sensor with a high temporal resolution and multi-hit capability. Here, it is demonstrated that a delay-line CB-KID with a B neutron conversion layer can be applied to high-spatial-resolution neutron transmission imaging and spectroscopy up to 100 eV. Dip structures are observed in the transmission spectra of YbSn single crystals, induced by Bragg diffraction and nuclear resonance absorption. The orientation mapping of YbSn crystals is successfully drawn based on the analysis of observed Bragg dip positions in the transmission spectra.

Practical tests of neutron transmission imaging with a superconducting kinetic-inductance sensor

Vu, TheDang; 宍戸 寛明*; 相澤 一也; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 奥 隆之; 曽山 和彦; 宮嶋 茂之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1006, p.165411_1 - 165411_8, 2021/08

https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165411

We found that the sizes of the Gd islands determined from the transmission image correlated strongly with those determined from the SEM image. We demonstrated the CB-KID could be used to identify (1) tiny voids in a thermally sprayed continuous GdO film in and (2) various mosaic morphologies and different eutectic microstructures in Wood's metal samples. The fact that the CB-KID system could be used to identify features of samples with a wide distribution of sizes and thicknesses is promising for real application of the device for imaging samples of interest to material scientists. Operating the CB-KID at higher temperatures appreciably improved the efficiency for simultaneously identifying the X and Y positions of hotspots. We also compared the detection efficiency with the PHITS simulations. We now plan to improve the detection efficiency by increasing the thickness of the B neutron conversion layer

Homogeneity of neutron transmission imaging over a large sensitive area with a four-channel superconducting detector

Vu, TheDang; 宍戸 寛明*; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 宮嶋 茂之*; 奥 隆之; 曽山 和彦; 相澤 一也; et al.

Superconductor Science and Technology, 34(1), p.015010_1 - 015010_10, 2021/01

https://doi.org/10.1088/1361-6668/abc2af

We demonstrated that a four-readout superconducting neutron imaging system shows good spatial heterogeneity and linearity using the delay-line method. We examined the precise pattern of a B-dot-array absorber and found the X-direction pitch (Px) = 250.7 um with a scatter of (Hx)= 5.4 um and the Y-direction pitch (Py)= 249.1 um with a scatter of (Hy)= 3.4 um while the B dot array was fully extended toward the X direction across the detector sensitive area. We consider that this demonstrates detection with good spatial homogeneity and conclude. The transmission-imaging system is suitable for use at pulsed neutron facilities. We also reported a clear transmission image of tiny screws and nuts, and ladybug (insect). We recognize that further efforts to improve the detection efficiency are necessary to make using the detector more practical.

Energy-resolved neutron imaging with high spatial resolution using a superconducting delay-line kinetic inductance detector

飯澤 侑貴*; 宍戸 寛明*; 西村 和真*; Vu, TheDang*; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 宮嶋 茂之*; 日高 睦夫*; et al.

Superconductor Science and Technology, 32(12), p.125009_1 - 125009_8, 2019/12

https://doi.org/10.1088/1361-6668/ab4e5c

Neutron imaging is one of the key technologies for non-destructive transmission testing. Recent progress in the development of intensive neutron sources allows us to perform energy-resolved neutron imaging with high spatial resolution. We have been developing a neutron imager aiming at conducting high spatial and temporal resolution imaging based on a delay-line neutron detector, called the current-biased kinetic-inductance detector, with a conversion layer B. The detector allowed us to obtain a neutron transmission image with four signal readout lines. Herein, we expanded the sensor active area, and improved the spatial resolution of the detector. We examined the capability of high spatial resolution neutron imaging over the sensor active area of 15 15 mm for various samples, including biological and metal ones. We also demonstrated an energy-resolved neutron image in which stainless-steel specimens were discriminating of other specimens with the aid of the Bragg edge transmission.

Expansion control for cementation of incinerated ash

中山 卓也; 鈴木 眞司; 花田 圭司; 富岡 修; 佐藤 淳也; 入澤 啓太; 加藤 潤; 川戸 喜実; 目黒 義弘

Proceedings of 2nd International Symposium on Cement-based Materials for Nuclear Wastes (NUWCEM 2014) (CD-ROM), 12 Pages, 2014/06

A method, in which incinerated ash is solidified with a cement material, has been developed to dispose of radioactive incinerated ash waste. A small amount of metallic Al, which was not oxidized in the incineration, existed in the ash. When such ash was kneaded with a cement material and water, H generation began immediately just after the kneading, H bubbles pushed up the kneaded muddy material and an expanded solidified form was obtained. In this study, we tried to control H generation by means of following two methods, one was a method to let metallic Al react prior to the cementation and the other was a method to add an expansion inhibitor that made an oxide film on the surface of metallic Al. The solidified forms prepared using the pre-treated ash and lithium nitrite were not expanded.

Optimization of JK2LB chemical composition for ITER central solenoid conduit material

濱田 一弥; 中嶋 秀夫; 河野 勝己; 高野 克敏; 堤 史明; 奥野 清; 鈴木 富男; 藤綱 宣之*

Cryogenics, 47(3), p.174 - 182, 2007/03

https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2006.11.003

原子力機構が神戸製鋼所と共同で開発した低温構造材料JK2(Mn-Cr-Ni-Mo-N)鋼は、強度及び熱収縮の点で、国際熱核融合実験炉(ITER)の中心ソレノイド(CS)導体用コンジット材候補として期待されている。しかしながらJK2は超伝導生成熱処理(時効処理)を前提としない構造材料として開発され、高炭素,高窒素化による高強度化が図られている。そのため、時効処理を施した場合、靱性が劣化すること,熱間圧延や鍛造工程において割れが生じるなどの製造性に課題があった。筆者らは、これらの問題を解決する一つのアイディアとして、ホウ素を添加すること及び炭素含有量を低下させることによる特性の改善を進めてきた。その結果、低炭素・ホウ素添加JK2(JK2LB)を開発した。今回、ITERの機械的特性仕様を満たす化学成分の範囲を特定するために、化学成分を変化させたJK2LBサンプルを製作し、4Kでの機械特性を調査した。その結果、JK2LBの最適化学成分として、ホウ素:10-40ppm,炭素:0.03%以下,窒素:0.17-0.23%を見いだした。また、実機応用への足がかりとして、JK2LBが疲労亀裂進展特性の面からもCSへの適用が可能であることを示した。

プルトニウム標準物質に関する研究開発の現状と今後の計画

角 美香; 影山 十三男; 鈴木 徹

核物質管理学会(INMM)日本支部第27回年次大会論文集(CD-ROM), 7 Pages, 2006/00

プルトニウム燃料技術開発センターにおいて、核燃料物質の計量分析は、高信頼性の標準物質を必要とする同位体希釈質量分析法(IDMS)によって実施されている。これまで必要なPu標準物質は海外から入手してきたが、Puの輸送は難しさを増していることから、将来はその入手が困難になる可能性が出てきている。そこで、自らPu標準物質を調製する技術を確立することを目的として、長年にわたり核物質の標準物質を供給している実績を有し、高い技術力を有している米国NBLと共同研究を開始した。本共同研究では、JAEAにおいて保管されているMOX粉末を原料として、IDMSのための標準物質(LSDスパイク)を作製することを目標の一つとしており、これまでに、MOX粉末を溶解,精製してPu溶液を調製した。この溶液の一部はNBLに輸送され、今後NBLにて分析が行われる予定である。さらに、このPu溶液を原料としてスパイクを調製し、NBLとJAEAが共同で確認分析を行うとともに、実用性及び長期安定性に関する試験を行う。本報告では、本共同研究の現状と今後の計画について述べる。

高性能燃料被覆管材質の研究; 平成11~12年度(フェーズ1)報告書(共同研究)

木内 清; 井岡 郁夫; 橘 勝美; 鈴木 富男; 深谷 清*; 猪原 康人*; 神原 正三; 黒田 雄二*; 宮本 智司*; 小倉 一知*

JAERI-Research 2002-008, 63 Pages, 2002/03

JAERI-Research-2002-008.pdf:7.85MB

本研究は、平均燃焼度100GWd/tを目指したABWR用の超高燃焼度MOXを念頭にした「高性能燃料被覆管材質の研究」のフェーズ1である。フェーズ1は、平成10年度に実施した基礎調査結果を踏まえて、平成11年度と平成12年度の2年間にわたり実施した。フェーズ1では、現用Zr系合金の使用経験データを解析して、超高燃焼度化にかかわる長期耐久性の支配因子を摘出及び高性能被覆管の要求特性に照らして耐食合金間の相互比較,フェーズ2の中性子照射試験等の基礎評価試験用候補材の選定を行った。

被覆管特性評価用高温水中腐食試験装置の開発,1

猪原 康人*; 井岡 郁夫; 深谷 清; 橘 勝美; 鈴木 富男; 木内 清; 黒田 雄二*; 宮本 智司*

JAERI-Tech 2001-021, 22 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-021.pdf:3.14MB

発電炉の高度化に対応できる耐久性に優れた被覆管の開発には、被覆管が置かれる高温かつ温度傾斜をもった重照射場環境における腐食現象の解明と抑制が不可欠である。本研究では、現用材や開発材の高温水中での腐食挙動の解明と、今後のホットセル試験に必要な腐食試験技術開発のために、超臨界水仕様の高温水ループ腐食試験装置を製作した。本装置は、実際の被覆管の表面温度を超える450,圧力25MPaまでの超臨界水域における浸漬腐食試験や伝熱面腐食試験が可能である。本装置の特長は、一対のサファイア製観察窓を設置することにより、試験片表面のその場観察が可能なことである。小型高温水ループにおける長時間腐食試験では、各試験条件における制御安定性が求められるが、温度,圧力及び溶存酸素濃度が数%以下の変動範囲で制御できることを確認した。

軸方向に延伸する新しいメカニカル・アロイイング

秋野 詔夫; 鈴木 富男

日本機械学会2000年度年次大会講演論文集, Vol.1, p.557 - 558, 2000/00

メカニカル・アロイイング・クッキング法は、積層・圧延という機械的操作を繰り返して多数の平面が積み重なった微細な積層構造(面格子)材料を作ることができる。この手法を発展させて、線状の要素が「箸の束」のように配列した格子状構造(線格子)を作るため「軸方向延伸クッキング法」を考案した。本研究では、角溝孔形圧延ができる手動ロール圧延機を用いて、その可能性を追求した。常温で圧延接合が可能な鉛(Pb)と錫(Sn)を用いた。Sn線をPb管に挿入し、孔形延伸して得られた細長い角線をN本に切断し、NNの正方格子状に束ね、再び軸方向に延伸すると同時に相互に接合させる行程を繰り返し、最小寸法がサブミクロンである格子要素が水玉模様状に配列した線格子材料を得た。また、PbとSnが市松模様状に配列した線格子構造材料を試作した。