Surface modification effects on hydrogen absorption property of a hydrogen storage alloy by short pulse laser irradiation

阿部 浩之; 下村 拓也; 徳平 真之介*; 島田 幸洋*; 竹仲 佑介*; 古山 雄太*; 西村 昭彦; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武

Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08

短パルスレーザー(ナノ秒,フェムト秒)を水素吸蔵合金表面層に照射し、水素吸蔵能向上を目指す表面改質実験を行った。レーザー条件をパルス幅100fsec、エネルギー0.2-3.4mJ/pulseとして、水素吸蔵合金LaNiAl合金に照射することで表面の局所構造を変化させ、この吸蔵合金の初期水素吸蔵反応とレーザー照射との相関について調べた。その結果、フルエンスで2.0mJ/cm付近でのレーザー照射したサンプルは未照射サンプルに比べ、1.5-3.0倍水素吸蔵初期反応速度が速くなり水素吸蔵能が向上することを見いだした。これによりレーザー照射は水素吸蔵材料の表面改質に有効であると結論づけられる。

Effects of ultra-intense laser driven proton beam on the hydriding property of palladium

阿部 浩之; 織茂 聡; 岸本 雅彦*; 青根 茂雄*; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 307, p.218 - 220, 2013/07

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2013.01.024

荷電粒子照射による金属材料の構造変化や水素吸蔵特性を調べ、メカニズム解明に必要な基礎データを取得するとともに、水素吸蔵材料の高機能化に関する研究の一環として、レーザー駆動プロトンビーム(J-KAREN)において広エネルギー帯域(数十keV3.2MeV)のプロトンビームを水素吸蔵合金MmNiに照射し、その水素吸蔵能向上に対する有用性について調査した。また比較としてTIARAタンデム加速器、イオン注入器において、30keV6MeVプロトンビームを実用水素吸蔵合金に照射した。照射サンプルの水素吸蔵初期反応速度測定を実施し、未照射サンプルとレーザー駆動プロトンビーム、単色プロトンビーム照射との測定結果を比較した。その結果、未照射サンプルに対してレーザー駆動プロトンビームは十数倍の反応速度向上が見られた。一方、単色プロトンビーム照射実験の結果では未照射サンプルに比べ数倍程度の吸蔵能向上であり、このことより、広いエネルギー帯をもつレーザー駆動プロトンビーム照射の有用性が実証された。

核融合環境における電気設備,49; 耐放射線照明器具の開発

岡村 浩樹*; 土田 崇*; 岡田 正男*; 山縣 諒平; 清藤 一; 春山 保幸; 金子 広久

2011年(第29回)電気設備学会全国大会講演論文集, p.367 - 368, 2011/09

加速器施設・材料照射施設・核融合施設・核燃料再処理施設等は、高放射線環境となるエリアを有する。高放射線環境化では多くの電気設備は寿命が著しく短くなるなど、使用に際しては制約が多い。照明器具も例外ではなく、高放射線環境下では安定器の絶縁劣化による安定器の損傷・光源部の光束低下などにより、本来の機能を保てなくなる。これまでに筆者らは、放射線環境下で使用できるように独自の改良を加えた照明器具を開発している。今回、開発中の照明器具の実証試験を行ったので報告する。試験は、実際に放射線照射施設で運用した状況下で通電・点灯状態を継続することにより行い、照明器具の機能性・安全性を検証した。

Development of radiation-resistant lighting

土田 崇*; 山縣 諒平; 清藤 一; 春山 保幸; 金子 広久; 樫村 伸司*

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 22, 2011/01

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-Review-2010-065.pdf

高放射線環境では多くの電気設備は寿命が著しく短くなるなど、使用に際しては制約が多い。照明器具も例外ではなく、高放射線環境下では安定器の絶縁劣化による安定器の損傷・光源部の光束低下などにより、本来の機能を保てなくなる。そこで本課題では、放射線環境下で使用できるように独自の改良を加えた照明器具を、実際に放射線照射施設で運用した状況下で通電・点灯状態を継続することにより、それらの機能性・安全性を検証することを目的とする。

Ion-irradiation effects of hydrogen absorption in palladium metal

米田 安宏; 田村 和久; 阿部 浩之; 大島 武; 森本 亮*; 内田 裕久*; 水木 純一郎

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 33(4), p.1053 - 1056, 2008/12

水素吸蔵合金であるパラジウムの特性を改変するためにNイオン照射を行い、エッチングなどによる表面改変に比べ大幅に改善されることがわかった。このしくみを理解するために表面構造を電子顕微鏡で、またミクロスコピックな構造を放射光X線を用いて調べた。Nイオンはパラジウム金属中に留まることはないため、イオン照射時に生じる格子欠陥が水素吸蔵過程に変化をもたらしていると考えられる。SEM観察からは金属パラジウムの表面自体は照射前から圧延時の痕跡が見られ、照射による表面積の拡大が水素吸蔵に影響を与えているとは考えられない。したがって、X線によって明らかとなった格子欠陥によるミクロ構造の変化が本質的に水素吸蔵量と関係していると考えられる。

Effects of ion irradiation on hydriding rate of Mm based hydrogen storage alloy

阿部 浩之; 森本 亮*; 佐藤 史篤*; 東 順人*; 内田 裕久*

Journal of Alloys and Compounds, 408-412, p.348 - 350, 2006/02

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.04.117

水素吸蔵材料としてMm系AB型の希土類合金(MmNi)は有用視されており、既にニッケル水素電池の負極材として実用化されているが、自動車用等の水素貯蔵システムへの応用のためには、水素吸蔵性能の大幅な向上が必要である。そこで、材料表層改質にとって有力な手法であるイオン照射法を行い、合金の表面近傍に欠陥やボイドを生成させることによる水素吸蔵能向上の可能性を検討した。イオン照射を実施後、水素吸蔵能の変化を水素化速度の測定により評価した結果、照射によりMm系AB型希土類合金の吸蔵能が数倍向上することが確認できた。水素吸蔵能の向上は照射によって形成した表面近傍の欠陥濃度に依存し、これらの欠陥の存在が水素化速度を増加させていることがわかった。

ENTRY 2003 - The International Workshop on Reliable Performance Assessment through Laboratory Experiments and Ground Surface Investigations - 10th Anniversary of ENTRY

石川 博久; 油井 三和; 内田 雅大; 亀井 玄人

JNC TN8200 2003-004, 151 Pages, 2004/03

JNC-TN8200-2003-004.pdf:1.89MB

サイクル機構東海事業所における、地層処分のための研究開発施設であるエントリーの創立10年を記念して、2003年9月22から24日にかけて国際ワークショップを開催した。また、このワークショップでの議論の背景について前もって理解を深めておくために、9月20から21日にかけて、幌延深地層研究センターへのテクニカルツアーを実施した。このワークショップは主に2つのセッションから構成され、それぞれのトピックは、1. ニアフィールドの長期変遷 2. 性能評価、原位置試験、室内試験の間の協力であった。セッション1では、ニアフィールドの性能評価のための熱-水-応力-化学連成プロセスについて、特に、セメント材料による化学的な劣化と核種移行のメカニズム理解の現状に焦点を当てて議論した。高アルカリ性溶液中でのスメクタイトの溶解を含めて、珪酸塩の溶解速度モデルも議論された。また、室内試験、モデル(シミュレーション)実験、データベース開発、原位置試験とナチュラルアナログ研究の間の適切な連係についても議論した。セッション2では、(1)地表調査及びボアホール調査に基づくサイト理解のための方法論、(2)地表調査及びボアホール調査後に残った不確実性の同定、(3)地表調査及びボアホール調査での不可欠な測定、4)性能評価からサイト特性へのフィードバック項目、さらに(5)サイト調査以外から求められるデータについて議論した。この報告書は主に本ワークショップの議事録を取りまとめたものである。また、ワークショップにて発表された資料については発表者の許可を得て添付した。

Improvement of hydrogen absorption rate of Pd by ion irradiation

阿部 浩之; 内田 裕久*; 東 順人*; 上殿 明良*; Chen, Z. Q.*; 伊藤 久義

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206(1-4), p.224 - 227, 2003/05

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)00734-1

パラジウム(Pd)は水素の吸放出反応により超高純度水素精製として利用されてきた。本研究ではこのPdの水素吸放出過程について、従来よりその応答性が良くなるように、イオン照射による表面改質についての研究を行った。イオン照射技術は表面改質としては良く知られている技術であり、Pdに対してその水素吸収能の向上を試みた。照射イオンは H, He, Arを用い、イオンビームエネルギー30350keV、照射量は0110/cmまで行った。その結果、イオン照射したPdは未照射に比べ、数倍吸収速度が向上した。この効果は、イオン入射エネルギーに依存することから、イオン照射により生成される欠陥の深さ方向の欠陥密度との関係によるものと考えられる。Pd表面層に生成された欠陥層は水素化物の核形成や成長に寄与し、水素吸収速度を高めていると推測できる。

不均質多孔質媒体中の水理/物質移動に関する研究(1)

畑中 耕一郎; 亘 真吾*; 金澤 康夫*; 内田 雅大; 石黒 勝彦; 石川 博久

PNC TN8410 95-377, 57 Pages, 1995/11

PNC-TN8410-95-377.pdf:2.76MB

高レベル放射性廃棄物地層処分システムの性能評価において、地層中の物質の分散現象はモデルで考慮すべき重要なプロセスの一つであり、地層の不均質性に影響を受ける。このような分散現象を人工的に明確に定義された不均質場を用いた水理/物質移動試験により理解するために、室内試験設備MACROを製作した。媒体槽内の不均質場は粒径の異なる6種類のガラスビーズ(粒径0.10.8mmの範囲)から構成される。試験では染料とNaCl溶液がトレーサとして使用された。流れの解析ではダルシー則と流れの連続性を仮定した定常モデルが差分法により解法され、流れ場が算出された。トレーサの移動は、算出された流れ場を使用して、移流プロセスを考慮したパーティクルトラッキング法により解法され、分散現象は高解像度の計算格子上での局所的な移流速度の変動で表現できると仮定された。パーティクルトラッキング法により得られた計算結果は試験結果と良好な一致を示し、本研究で採用したモデリング手法の妥当性が確認できた。

イオン照射による水素吸蔵材料Pdの表面改質効果

阿部 浩之; 内田 裕久*; 森本 亮*; 伊藤 久義

no journal, , 

水素吸蔵材の性能を大幅に向上させることは実用上重要であり、本研究では吸蔵能の向上やそれらメカニズム解明の足がかりとして、シンプルな単体金属材Pdを選定し、その水素吸蔵特性に対するイオン照射効果を調べた。Pdに対してNイオンやCrイオン照射を施し、水素吸蔵初期反応速度の測定を行った結果、照射によって水素化速度が向上できることがわかった。