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西條 友章; 水田 直紀; 長谷川 俊成; 菅沼 拓朗; 島崎 洋祐; 石原 正博; 飯垣 和彦
JAEA-Technology 2024-002, 96 Pages, 2024/06
JAEA-Technology-2024-002.pdf:22.18MB
HTTR(高温工学試験研究炉)の炉心には、耐熱性に優れた原子炉級黒鉛材料が使用されている。この黒鉛材料は、温度や中性子照射により物性値が変化するとともに、照射変形やクリープ変形など複雑な挙動を示すため、黒鉛用の応力解析コードを開発してきた。これを用いて、中性子照射とともに蓄積する残留ひずみによる炉停止時応力などを評価してきたが、温度や中性子照射によるヤング率、熱膨張係数等の物性値の変化が炉停止時応力等に与える影響については、十分に把握されていない。そこで、物性値の変化や複雑な変形が及ぼす運転時及び原子炉停止時に発生する応力への影響を明らかにし、黒鉛構造物の長寿命化開発等に資することを目的として、簡易はりモデルを基にした評価モデルを開発した。本報告書では、本モデルを用いて、600
Cから800Cの温度域にある黒鉛構造物について、物性値の照射変化による運転時応力及び炉停止時応力への影響を明らかにした。
奥 達雄*; 馬場 信一
炭素, 2002(202), p.90 - 95, 2002/05
熱膨張係数は、熱的性質の中でも重要な特性の一つである。熱膨張は外形の変形及び熱的拘束による内部応力すなわち熱応力の評価にとっては欠かすことができない特性の一つである。ここでは、熱膨張の物理的意義からはじめて、熱膨張係数の定義,熱膨張係数を求めるために測定すべき量,測定原理,測定装置,測定例及び測定上の注意事項などについて説明する。
加藤 猛彦*; 浅山 泰
JNC TN9400 2000-047, 114 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-047.pdf:8.25MB
溶接時に生じる残留応力を、汎用有限要素コードにより予測することができれば、FBRプラントの強度評価、余寿命評価の信頼性の向上に大きく寄与することができる。本研究では、FINASを用いて残留応力解析を行う手法を検討した。まず、簡易モデルを用いてパラメータを振って予備解析を行い、基本的な手法を提案した。本手法の要点は以下の通りである。(1)熱伝導解析は、予め層数分のモデルを作成しておき、順次データを受け渡す。(2)母材および溶接金属の構成則は多直線近似を用い、硬化則は等方硬化則とする。(3)金属の溶融状態は、応力が発生しないようにユーザサブルーチンで制御する。(4)入熱時の溶接金属の線膨張率は、零と置く。次に、本手法を用いて、狭開先TIG溶接を想定した5層の平板突合せ継手および管の突合せ継手の残留応力を予測し、既往研究結果と比較した。両者は良く一致し、本提案手法の妥当性を確認することができた。
C-1200CB.J.Marsden*; 荒井 長利; N.McLachlan*
ECN-R--98-005, p.81 - 89, 1998/00
原子炉黒鉛の熱膨張係数(CTE)はその気孔の変化によって変化するとの観点から、高速中性子照射効果、付加応力効果及びクリープ歪依存性について、実験データ及び理論的取り扱いを検討・整理した。黒鉛のCTEは照射によって一旦増加し、その後減少する。圧縮応力付加によって増加し、又、圧縮クリープによっても増加する。この変化は2種類の気孔(潜在的なMrozonskiクラックと照射による生成気孔)の量的関係から定性的に説明できる。定量的評価は、結晶子の層間距離の温度変化、結晶子の歪/応力のパラメータである構造因子によって定式化が可能である。しかし、CTEの変化の理論的説明にはなお未検証の問題が残されている。黒鉛の高温照射効果を微細組織の定量的変化の測定と解析で検討することの重要性が改めて提起された。
and some other actinide dioxides山下 利之; 白数 訓子; 辻 利秀*; 稲垣 博光*
Journal of Nuclear Materials, 245(1), p.72 - 78, 1997/00
被引用回数：108 パーセンタイル：98.55(Materials Science, Multidisciplinary)定化組成のアクチノイド二酸化物(ThO、UO、NpO、PuO)の熱膨張を高温X線回折法により室温から1300Kの温度範囲で調べた。高温におけるNpOの格子定数を、a
/pm=542.03+4.28
10
T+9.0710
T
-1.3610
T
と定式化した。データ再現性は非常に良く、これを基に、精度の高いNpOの熱膨張を決定した。他のアクチノイド二酸化物の熱膨張は文献値と良い一致を示した。アクチノイド二酸化物の1200Kにおける線熱膨張係数
は、これら酸化物の融点と逆比例の関係にあることを見出した。一方、室温においては、UOのが他のアクチノイド二酸化物の値よりも大きいことを見出し、これは、UOのデバイ温度が他のアクチノイド二酸化物の値よりも低いことによると推論した。
斎藤 滋; 坂本 直樹*; 西田 精利*; 河村 弘
Functionally Graded Materials 1996, 0, p.215 - 220, 1996/00
現在ベリリウムは、ITERプラズマ対向材料の有力な候補材料として位置づけられている。このベリリウムは、銅合金製ヒートシンク材料と接合された形態で用いられるが、プラズマからの非常に高い熱負荷及び中性子束に曝されるため、これらに耐え得る、信頼性の高い接合技術の確立が求められている。そこで我々は、傾斜機能材料としてベリリウム/銅焼結体を用いたHIP法による拡散接合法を提案し、ベリリウム/銅合金の接合技術開発を開始した。今回は、予備的な評価として、ベリリウム/銅焼結体の熱物性評価を行った。熱伝導率測定結果から、50%以上銅を含有する焼結体は、ベリリウムの熱伝導率を上回っており、傾斜機能材料として、より好ましいことが明らかとなった。本シンポジウムでは、熱膨張係数測定結果についても報告する。
石塚 悦男; 河村 弘
Fusion Engineering and Design, 27, p.263 - 268, 1995/00
被引用回数：15 パーセンタイル：78.83(Nuclear Science & Technology)球状ベリリウムの製造技術、熱及び機械特性を調べた。製造技術では、回転電極法が最も優れており、電極材料を変えることで製造コスト及び不純物が改善された。熱特性に関しては、熱膨張係数及び比熱を測定した結果、バルク材と同等の値であることが明らかとなった。また、機械的特性に関しては、圧潰強度を測定した結果、中性子照射による脆化が認められた。
石塚 悦男; 河村 弘; 坂本 直樹*; 西田 精利*; 斎藤 実
JAERI-M 94-032, 28 Pages, 1994/03
ペブル充填型ブランケットの概念設計では、中性子増倍材として直径約1mmのベリリウムの使用が検討されている。このため、球状ベリリウムに関する大量製造技術、熱的及び機械的特性の調査を行った。大量製造技術では回転電極法が最も優れており、電極材の製造方法を変えることで製造コスト及び不純物が改善された。熱的特性に関しては、熱膨張係数及び比熱をレーザ膨張計及び示差走査熱量計で測定した結果、ホットプレス材と同等の値であることが明らかとなった。また、機械的特性に関しては、圧潰試験結果から、破壊荷重が密封高純度ヘリウム中で600C、1000C時間の加熱によっても変化しないことが明らかとなった。
斎藤 保; 野村 真三; 今井 久
炭素, 146, p.22 - 26, 1991/00
炭素繊維は複合材料に欠かせない重要な素材であるが、その特性測定はきわめて困難である。これはその寸法のためで、とくに直径方向において難しい。ここでは走査電子顕微鏡に高温ステージを取り付け、画像の温度変化を解析することにより、径方向の熱膨張係数を測定した。また、繊維軸まわりの結晶の配向関数を測定し、単結晶の熱膨張係数を用いて同じ熱膨張係数を計算で求めた。2つの異なった方法で得た熱膨張係数は満足のいく、一致を示し、画像解析による熱膨張係数測定法が、炭素繊維の径方向熱膨張の測定に大変有効であることが分かった。
揃 政敏*; 瀬下 一郎*; 宮川 俊一
PNC TN9430 90-003, 42 Pages, 1990/12
本報告は「常陽」IV型特殊燃料要素に用いられる高速炉用フェライト系ステンレス鋼被覆管の物性及び特性評価結果について記述するものである。標記高速炉用フェライト系ステンレス鋼は従来のオーステナイト系ステンレス鋼に比し良好な諸性質,例えば耐エスリング,耐クリープ性,熱伝導度,熱膨張率を有するため,「常陽」にてIV型特殊燃料要素用被覆管として燃焼度約13万MWd/tまでの照射に用いることが可能であることが判った。
木村 英隆*
PNC TN9410 90-094, 80 Pages, 1990/06
FBR(高速増殖炉)原子炉容器や蒸気発生器、配管等に用いられる構造材料の各種物性値は、FBR設計の際に必要となる。そこで、本報告では次期FBR構造材料として候補に挙げられている以下の6鋼種;SUS304,SUS316(従来型),FBR構造用SUS316,SUS321,2・1/4Cr-1Mo鋼,Mod.9Cr-1Mo鋼(ASTM A387-91)の受入ままの実機圧延鋼材(ミルヒート材)のそれぞれ6種の物性値;比重,比熱,熱伝導率,熱膨張率,ヤング率,ポアソン比を測定した結果をまとめた。なお、2・1/4Cr-1Mo鋼とMod.9Cr-1Mo鋼では、溶接後に行われるSR処理(残留応力除去のための熱処理)を施した試料も用意して各種物性値を測定し、結果を合わせてまとめた。今後は、本報告と同鋼種の鍛造材,鋼管や溶接金属についても同様に各種物性値を測定し、物性値の設計基準値策定に資する予定である。[注意]本報告は圧延鋼材のみの物性値測定結果をまとめたものであって、設計基準値ではない。
松尾 秀人; 藤井 貴美夫; 今井 久
Journal of Nuclear Materials, 152, p.283 - 288, 1988/00
被引用回数：4 パーセンタイル：46.43(Materials Science, Multidisciplinary)照射前に水蒸気酸化した2種類の原子炉用黒鉛材料の寸法、体積、密度、熱伝導度、熱膨張係数、電気比抵抗、及びヤング率などに及ぼす中性子照射の影響について研究した。照射前に酸化した試料及び酸化しない試料を800~1020Cで最高6.610
n/m(E
29fJ)まで照射し、諸性質の照射による変化を調べた結果、各性質の照射による変化率は照射前に酸化した場合と酸化しない場合では同じであることがわかった。
斎藤 保; 今井 久
炭素, (127), p.178 - 182, 1986/00
多結晶黒鉛の熱膨張係数を単結晶の値と各結晶子の配向性で表わし、前者の格子膨張係数に気孔による緩和を加えたモデルがある。そのモデルを10銘柄の原子炉用黒鉛について検討し、熱膨張係数の近似式を改良した。従来の式では、格子膨張係数が素材の熱膨張に寄与する割合、すなわち「緩和係数」が温度に依存しないと仮定している。しかし、室温から900Cまでの実験結果ではこの仮定はなりたたず、緩和係数は温度とともに増加した。一方、新しく提案した近似式は、格子膨張係数の緩和率ではなく緩和量を一定としたもので、900Cまでの全温度領域で実測値と一致した。
松尾 秀人; 佐々木 泰一
Carbon, 23(1), p.51 - 57, 1985/00
被引用回数：7 パーセンタイル：44.51(Chemistry, Physical)圧縮予荷重を付加した原子炉用黒鉛材料の熱膨張係数を室温から1173Kまで測定した。熱膨張係数は、荷重付加によって生じた残留ひずみが大きくなるにしたがって増加したが、それらの変化は実験に供した材料の種類や製造方法などには依存しない結果が得られた。また、多結晶黒鉛材料の熱膨張係数と気孔率の関係について、圧縮予荷重を付加後、あるいは熱焼鈍後に水銀ポロシメトリーによって測定した気孔率の測定結果をもとにして考察した。
松尾 秀人; 藤井 貴美夫; 今井 久; 黒沢 武
Journal of Nuclear Materials, 136, p.229 - 237, 1985/00
被引用回数：7 パーセンタイル：68.09(Materials Science, Multidisciplinary)原子炉級黒鉛材料IG-11およびH451を723°Kの空気中ならびに1123°Kの水蒸気雰囲気で酸化し、熱伝導度,熱膨張係数,電気比抵抗,ヤング率等の変化を調べた。酸化により熱伝導度,熱膨張係数,ヤング率は減少し、電気比抵抗は増加したが、それらの変化傾向は酸化条件や材料の種類によって異なった結果が得られた。さらに、酸化による熱衝撃抵抗の変化についても調べ、それらの結果について考察した。
松尾 秀人; 斎藤 保
Journal of Nuclear Science and Technology, 22(2), p.139 - 146, 1985/00
被引用回数：5 パーセンタイル：65.45(Nuclear Science & Technology)実用炉で220~400Cの温度領域で最高8.310
n/cm(熱中性子)まで二酸化炭素雰囲気で中性子照射した原子炉級黒鉛材料の寸法ならびに熱膨張係数の変化を測定した。寸法は、照射の初期にわずかに膨張するが、その後は照射量の増加とともに収縮量が大きくなるのが認められた。また、2.610n/cmまで照射した試料の熱膨張計数の照射による変化は認められなかった。寸法変化の実測値と臭素化法によって求められた値とを比較検討し、原子炉に使用されている黒鉛ブロックの寸法変化は設計予測値以内であることが明らかになった。また、巨視的な寸法変化と結晶子の寸法変化との関連について考察するとともに、原子炉の炉心黒鉛ブロックの変形についても考察した。
依田 真一; 藤崎 勝夫
Journal of Nuclear Materials, 113, p.263 - 267, 1983/00
被引用回数：6 パーセンタイル：87.73(Materials Science, Multidisciplinary)黒鉛材料の物理的、機械的性質は、黒鉛材料の作成法に著しく影響される。これは、黒鉛材料が、製造方法の相違により結晶粒が配列した優先方位を持つことに起因する。著者らは、現在工業的に行われている種々の製造法により作成された黒鉛材料を試料として用い、その弾性率と熱膨張係数を詳細に調べた。その結果、ヤング率(E)と熱膨張係数()との間には、E=一定、となる相関関係が成立することを見出した。更にこの関係が異方性の大きな材料および、すべての方位に於いて成立することを実験的に確認した。この関係式の利点は、ある方位のヤング率と熱膨張係数が求まれば、比較的測定の容易なヤング求めることにより、測定に時間と精度が要求される熱膨張係数のおよその値が得られるという点にある。さらに著者らはEの値が黒鉛材料の嵩密度に密接に関係していることを明らかにした。以上の相関関係は黒鉛材料を工学的に利用する上で、極めて有効であることを示した。
倉沢 利昌; 高橋 正; 野田 健治; 竹下 英文; 那須 昭一; 渡辺 斉
Journal of Nuclear Materials, 107(2), p.334 - 336, 1982/00
被引用回数：22 パーセンタイル：96.54(Materials Science, Multidisciplinary)核融合炉の設計の重要なデータである熱膨張係数を酸化リチウムについて測定した。特に赤外集中加熱炉で融解した単結晶を用いて室温より950Cまでの範囲で測定した。33610
Kの値がえられた。この値を他のリチウム化合物の値と比較し、特に融点との関係において議論した。また焼結体の密度をかえたものの熱膨張係数を測定し、融解した単結晶にくらべ小さい値をもつことがわかった。
松尾 秀人; 斎藤 保; 佐々木 泰一
Journal of Nuclear Science and Technology, 18(11), p.863 - 869, 1981/00
被引用回数：4 パーセンタイル：52.33(Nuclear Science & Technology)5種類の原子炉用黒鉛材料をJMTRで670C~1260Cで最高3.310n/cm(E0.18MeV)まで照射し、寸法、体積および熱膨張係数の変化を調べた。 全ての試料の寸法および体積は照射によって収縮したが、それらの収縮率は試料によって異なる結果が得られた。また、熱膨張係数の変化は3種類の試料について認められた。 熱膨張係数と寸法あるいは体積収縮率との関係を解析した結果、照射による寸法および体積収縮率は、熱膨張係数の大きい試料の方が熱膨張係数の小さい試料よりも小さいことが明らかになった。
