Microstructure and mechanical properties of BeTi/(Be) and BeV/(Be) two-phase alloys

三島 良直*; 山本 啓介*; 木村 好里*; 内田 宗範*; 河村 弘

JAERI-Conf 2004-006, p.184 - 189, 2004/03

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Conf-2004-006.pdf

脆性を有するBeXからなる結晶構造を有するベリリウム金属間化合物の室温延性を発現することを目的として、Be固溶体(相)を有するBe-Ti及びBe-V系におけるミクロ組織と機械的特性の関係について研究した。アーク溶製された試料について高温圧縮試験を実施した結果、3at%及び5at%TiあるいはVを添加した合金は室温で延性を示したものの、1000Cでの機械的強度は100MPa以下と小さくなったが改善の方向性を示した。

緩衝材の動的力学特性

高治 一彦; 谷口 航

JNC TN8400 99-042, 68 Pages, 1999/11

JNC-TN8400-99-042.pdf:2.74MB

緩衝材には、止水性、自己シール性、核種収着性、熱伝導性、化学的緩衝性、オーバーパック支持性、応力緩衝性等が長期にわたり維持されることが期待されている。これらの機能を比較的満足し得る材料として、天然に産する粘土が注目され、中でも圧縮されたベントナイトは、非常に低い透水性による水の動きの抑制、水の浸潤に伴い膨張し圧縮ベントナイト中の間隙や隣接する岩盤中の割れ目への充填、陽イオン核種を収着する陽イオン交換能を有している等の点で優れており、緩衝材として最も有力であると考えられている。サイクル機構では地層処分研究の一環として、人工バリア技術開発および安全評価の基礎データとするために緩衝材の特性に関する研究を進めている。本報告書は、耐震安定性評価に資するための緩衝材としての圧縮ベントナイトの動的力学特性の把握を目的として、動的三軸試験、弾性波速度の測定、液状化試験についての手順、試験条件、結果および考察についてまとめたものである。動的三軸試験により、せん断剛性および減衰比のせん断ひずみ依存性、力学モデルへの適用等、弾性波速度の測定により、動的三軸試験によって得られた最大せん断剛性の妥当性等、液状化試験により、繰返し載荷による動的強度等を把握することができた。

緩衝材の乾燥収縮特性

鈴木 英明*; 藤田 朝雄

JNC TN8400 99-016, 34 Pages, 1999/03

JNC-TN8400-99-016.pdf:14.8MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムにおける人工バリアは、ガラス固化体、オーバーパック、緩衝材を基本として構成され、このうち、緩衝材には膨潤性粘土のベントナイトを高密度に締固めた圧縮ベントナイトを用いることが考えられている。圧縮ベントナイトは、地下水の浸潤にともない膨潤し、圧縮ベントナイト中の隙間や隣接する岩盤の割れ目への充填や、非常に低い透水性により地下水の移動を抑制する機能を有している。しかし、ガラス固化体が核種の崩壊により熱を発生するため、圧縮ベントナイトが乾燥し収縮やひび割れを生じた場合には、地下水の部分的な侵入など物質移動抑制の観点から人工バリアの密閉性の低下や機械的強度の低下などが懸念される。本報告書では、圧縮ベントナイトの乾燥収縮特性について報告する。土の収縮現象は、土が水分などの放出によってその体積を現象させることであり、干拓地の地表のひび割れなどは典型的な例である。収縮の程度には土の構造が大きく関与しており、粘性土の特徴的な物理化学的性質の中でも、収縮現象は膨潤現象と並んで基本的な特性のひとつである。実験では、圧縮ベントナイトの供試体を製作する際の初期含水比をパラメータに、乾燥によるひび割れの発生はほとんどないことが分かった。また、供試体の初期含水比が大きいほど、乾燥により体積変化が大きく、収縮限界、線収縮などの収縮定数は初期含水比に依存することが分かった。さらに、乾燥によって生じたひび割れや亀裂の機械的強度への影響を確認するため、乾燥前後の供試体の一軸圧縮強さを比較した。その結果、乾燥後のひび割れを持つ供試体の一軸圧縮強さ、およびE50は湿潤状態の供試体よりも大きく、乾燥によってひび割れが生じた場合でも機械的強度は低下しないことが分かった。

長期岩盤挙動評価のための巨視的観点による基礎的研究(平成9年度)

大久保 誠介*

PNC TJ1602 98-004, 87 Pages, 1998/03

PNC-TJ1602-98-004.pdf:3.04MB

本研究は1994年度にはじめられた。1994年度には、空圧式クリープ試験機の改良を行った。1994年度の終わりに、稲田花崗岩を購入し、P波速度やシュミットハンマー試験などを行った。1995年度には、空圧式クリープ試験機を使用して、湿潤状態の田下凝灰岩のクリープ試験を継続的に行った。また、完全応力一歪曲線を求めるために、サーボ試験機を用いて一軸圧縮試験と一軸引張試験を行った。さらに、サーボ試験機を用いて稲田花崗岩の短期クリープ試験を行った。1996年度中に開始する予定である稲田花崗岩を用いたクリープ試験に備えて、油圧式クリープ試験機の改造をおこなった。狙いは、耐久性と安定性の向上である。特に測定装置は、完全に取り替えて新しいものとした。1996年度には、クリープ試験、圧縮試験および引張試験を行った。また、2つの様式(油圧式と空圧式)の周圧維持装置を検討した。1997年度は、従来の結果を踏まえた上で、クリープ試験、圧縮試験および引張試験などを行った。第2章にて、従来より引き続き行っている田下凝灰岩の長期クリープ試験の結果を述べる。第3章にて、稲田花崗岩の中期クリープ試験を実施した結果を述べる。クリープ試験は、ともに湿潤状態で行った。昨年度、2つの様式の周圧維持装置を検討した。一つは油圧式でもう一つは空圧式である。油圧式は従来より良く使用されてきた様式であるが、長期にわたって使用されることが予測されたため計測系統の安定性と耐久性には十分留意を払って改造した。この油圧式周圧維持装置を用いて3軸圧縮試験を行った結果を第4章に述べる。昨年度までに、一軸引張試験における完全応力一歪曲線を求めることに成功した。本年度は、試験途中で除荷一載荷を行い、さらに詳しく一軸引張応力下での岩石の挙動を検討した。その結果を第5章にて述べる。これまで、コンプライアンス可変型構成方程式に関して検討してきた。この構成方程式は比較的簡単な形をしているが、従来の多くの構成方程式が適用できない強度破壊点以降の領域まで用いることができる。この構成方程式を組み込んだ有限要素法プログラムによる計算結果を第6章にて述べる。第7章では、今後予定される間隙水圧を制御した試験の準備として、使用予定の機器や材料の耐久性を調査した結果を述べる。

資源環境技術総合研究所,動燃事業団共同研究報告書「掘削に伴う物性変化に関する評価手法の開発」; 平成6年度および7年度共同研究報告書

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PNC TY1569 98-001, 34 Pages, 1996/03

PNC-TY1569-98-001.pdf:2.03MB

坑道掘削に伴い周辺岩盤の力学的、水理学的物性が変化すると考えられる。このような物性が変化した岩盤領域は、新たな物質の移行経路となる可能性があるとともに、坑道の力学的安定性に影響をもたらすと考えられる。このような観点から坑道掘削に伴う周辺岩盤の物性変化の範囲や程度を定量的に評価することが重要である。しかし、坑道掘削に伴う岩盤の物性変化を計測・評価する手法は確立されているとはいえない。このため、掘削に伴う物性変化に関する評価手法の開発を目的として、資環研との共同研究を開始した。共同研究においては、資環研が評価手法の開発に関する室内試験および原位置試験を実施し、動燃事業団が掘削に伴う物性変化を把握するために、東濃鉱山において掘削影響試験を実施するという分担とした。本研究期間での目的は、以下のようにまとめることができる。・室内規模での比抵抗計測実験により、計測手法の妥当性と精度の確認ならびに原位置計測への適用性の可能性について検討する。・東濃鉱山北延NATM坑道掘削予定位置周辺で採用した岩石コアを用いて室内試験を行い、当該岩盤を構成する岩石の基礎物性データと破壊特性を把握する。・坑道掘削の地山状態に対する影響を評価するための事前調査として、原位置比抵抗トモグラフィ調査を実施し、坑道掘削前の岩盤の比抵抗分布を把握する。

緩衝材の力学試験

藤田 朝雄; 五月女 敦; 原 啓二

PNC TN8410 92-170, 84 Pages, 1992/06

PNC-TN8410-92-170.pdf:1.38MB

高レベル廃棄物地層処分における緩衝材には止水性・核種吸着性・機械的安定性など多くの性能が要求される。現在までのところ、これらの要求性能の多くを満足するものとして圧縮べントナイトが有望な候補材料と考えられている。動燃事業団では、地層処分研究の一環として、人工バリア技術開発および性能評価の基礎データとするために緩衝材の特性に関する研究を進めている。本報告は、緩衝材としての圧縮ベントナイトの力学特性の把握を目的として、三軸圧縮試験を実施し圧縮ベントナイトの静的な応力条件下の変形特性、せん断特性やその密度、飽和度、温度依存性等に関するデータをまとめたものである。実験方法は、非圧密非排水(UU)三軸圧縮試験法であり、試験パラメータは、緩衝材の乾燥密度、飽和度、温度、ケイ砂含有率である。試験結果より、応力-ひずみ関係、破壊応力及び弾性係数は、乾燥密度、飽和度、温度、ケイ砂含有の有無に影響を受けることが示された。温度の影響は他のパラメータに比べ顕著には現れなかった。破壊時の包絡線は、今回の拘束圧レベルでは、モールの破壊包絡線で示すことができ、せん断特性を概略的に把握することができた。