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西條 友章; 島崎 洋祐; 石原 正博
JAEA-Technology 2025-010, 126 Pages, 2025/12
JAEA-Technology-2025-010.pdf:12.52MB
HTTR(高温工学試験研究炉)の運転中には、黒鉛構造物に熱応力が発生する。また、黒鉛材料は中性子照射により収縮挙動を示すとともに、クリープ現象が発生するため、原子炉停止時には黒鉛構造物に残留応力が発生する。そこで、HTTR炉心黒鉛構造物の設計においては、有限要素法応力解析コード「VIENUS」を用いた黒鉛構造物の応力解析を行ってきた。HTTRの黒鉛構造物は配置場所によって照射される温度域が400
Cから1200Cと大きく異なるため、材料物性値や照射収縮などの照射挙動も黒鉛構造物ごとに異なる。一方、VIENUSコードは熱流動・熱伝導解析結果を解析条件として入力し応力を評価する解析コードであるため、温度条件や材料物性値をパラメータとした検討には向かない。そこで、本報告書ではVIENUSコードよりもパラメータスタディを効率的に実施できる2本のはり要素からなる簡易粘弾性評価モデルを用いて、400Cから1200Cの温度域にある黒鉛構造物の照射挙動が応力挙動に与える影響を解析し、運転時応力は黒鉛構造物の照射収縮の影響により、照射温度800Cを境に2つの異なる挙動を示すことを明らかにした。また、原子炉停止時の残留応力は熱応力に漸近するため、照射収縮が大きくなった場合でも過度に大きくならないことがわかった。さらに、簡易粘弾性評価モデルとVIENUSの応力解析結果を比較した結果、応力挙動の傾向が一致し、簡易粘弾性評価モデルは応力挙動の把握に有用であることが明らかとなった。
園田 克己*; 山本 康*; 橋本 修*; 小野 利夫*; 富田 春彦*; 宇田川 昂; 江草 茂則; 貴家 恒男; 瀬口 忠男; 田村 直幸
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 28(10), p.1950 - 1956, 1989/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)電子線照射した4種類のGFRPの機械的性質を室温、123kおよび77kで討論した。劣化の様子を明らかにするため、動的粘弾性とSEMによる破壊面の状態を調べた。室温の層間せん断強度(ILSS)は、60MGy以上でかなりの減少が認められた。一方、77kにおける三点曲げ強度と123kでのILSSは、線量の増大につれて減少した。破壊面の状態観察は、マトリックスと繊維の界面層の劣化が、123kと77kにおける強度低下に重要な役割りを果していることを示した。これらの知見から、123kと77kにおける界面の接着性は照射により損失するものと考えられる。
貴家 恒男; 萩原 幸
Polymer, 28(10), p.1915 - 1921, 1987/10
芳香族ポリサルフォン(PES,U-PS)、ポリエステル(U-Polymer)、ポリアミド(A-Film)、ポリエーテル・エーテル・ケトン(PEEK)についての酸化雰囲気での照射効果の検討を行った。空気中・
線線量率10KGY/hで照射した場合、比較的低線量(短期間)で劣化するPES,U-PS,U-Polymerは高線量率の電子線照射の場合とほとんど同じ劣化挙動を示したが、A-Film,PEEKでは高線領域で急激な劣化を起した。これは酸化層の厚さが長時間照射で内部まで拡大するためと結論した。酸素加圧照射の場合はすべてのポリマーは高線量率電子線照射の場合の1/5~1/10の線量で劣化した。ポリマー内部まで放射線酸化が起きたためである。酸素加圧下で照射したPEEKについて、動的粘弾性測定を行った。線量と共にガラス転移温度が低下すること、結晶化に帰因する
'分散ピークは低温に移動しつつ、その強度を増加することから、酸化雰囲気照射では主鎖切断のみで劣化すると結論した。
貴家 恒男; 早川 直宏; 吉田 健三
Polymer, 28(2), p.236 - 240, 1987/02
被引用回数：20 パーセンタイル：69.76(Polymer Science)電子線照射した芳香族系ポリスルホンの動的粘弾性測定を行った。-100C附近の分散は水分のあるなしによっても影響を受けるが、照射によってさらに大きな変化を受ける。このことは水分が吸着するサイトである-SO
-部分が崩壊することを意味する。40C附近からガラス転移温度直下の温度域で力学損失が線量と共に大きくなった(
'分散)。この'分散は水分のあるなしには影響されず、熱処理によって影響を受けた。主鎖切断により生じた切断末端がポリマー鎖のパッキング状態を要化させたために現れた分散と決論した。分散(ガラス転移)温度は線量と共に低温にシフトした。主鎖切断のために分子間力の低下が起きたことを示す。,',分散挙動の変化から、ポリスルホンは主鎖切断によって劣化し、切断点は-SO-部分であると結論した。
貴家 恒男; 萩原 幸
Polymer, 27, p.681 - 685, 1986/00
被引用回数：12 パーセンタイル：58.86(Polymer Science)高度に架橋したビスマレイミドトリアジン樹脂を電子線で照射し、引張り試験および動的粘弾性測定を行った。照射により伸び、強度共に増大し20MGで極大を示しそれ以上の線量では共に低下した。この事実以外は大きな変化は認められなかった。しかし、動的粘弾性測定により求めたガラス転移温度は線量と共に低下し、ゴム平旦領域の剛性率は線量と共に低下した。ガラス転移温度、剛性率の値から求めた1cm
当たりの架橋点数
eは線量と共に低下し、未照射試料のeを1とすると、10MGy照射で0.92、20MGy照射で0.78、30MGy照射で0.68、50MGy照射で0.40となった。この事実から、照射によって室温の物性値は大きく変わらない高架橋物も低温あるいは高温、衝激のような速い応力に対しては物性値は低下するものと推測した。
貴家 恒男; 萩原 幸
EIM-84-132, p.37 - 46, 1984/00
ポリイミド,ポリ(エーテル・エーテル・ケトン)PEEKなど11種類の芳香族系ポリマーを酸素圧0.7MPa下で5
10Gy/mの線量率の線を照射し、酸化雰囲気下での劣化挙動を主として引張り試験により検討した。芳香族系ポリマーも酸化雰囲気では劣化が促進され、真空中照射に擬せられる電子線照射の場合と較べて約1桁低い線量で劣化することがわかった。しかし放射線に対するポリマーを構成するユニットの安定性の序列は電子線の場合とは変らなかった。PEEKについての粘弾性測定から酸化雰囲気では架橋は起らず、もっぱら主鎖切断で劣化が起ることが実験的に確かめられた。また、構造の異なるポリイミドの耐放射線性の相互比較からも、電子線照射の場合は主鎖切断と同時に架橋も起るが、酸化雰囲気下では架橋は起らないことが示唆された。
貴家 恒男; 早川 直宏; 吉田 健三; 萩原 幸
EIM-83-130, p.37 - 46, 1983/00
主鎖が芳香環で構成されている9種類の全芳香族系ポリマーを最大12000Mradまで電子線照射し、引張り特性の変化を指標として耐放射線性の評価を行った。放射線劣化は伸びの低下に最も良く反映され、線量と共に低下した。線量と伸びの低下の関係および化学構造を対比させることにより、芳香環を結び合せている結合様式の耐放射線性のおおよその序列が明らかとなった。すなわち、イミド
エーテル、ケトンアミドビスフェノールAスルホンである。また比較的低線量で劣化するU-polymers Udel-polysulfone(U-ps)について照射後の動的粘弾性測定を行なった。その結果、劣化は主として主鎖切断により起ること、U-PSではスルホン基部分で主鎖切断が起ることが明らかになった。
貴家 恒男; 瀬口 忠男; 荒川 和夫; 早川 直宏
EIM-82-118, p.19 - 27, 1982/00
基本配合し化学架橋したエチレン-プロピレンゴム(EPR)を120Cで劣化(I)、100Mrad照射後120Cで熱劣化(II)、および120C、0.005Mrad/hrで同時照射(III)によって劣化させ、その機械的特性、粘弾性挙動、誘電特性を測定し相互に比較検討した。(I),(II)の機械的特性は熱劣化初期に改善され、その後破断強度は極小となり、長時間の熱劣化で再び強度が大きくなるという三段階の過程をへて劣化する。あらかじめ100Mrad照射した(II)では第二段以降の劣化が促進され前照射の効果が観測されたばかりではなく、粘弾性、誘電挙動も異なり、劣化したEPRの構造は(I),(II)で異なることが判明した。120C、低線量率で照射した(III)は単に熱劣化した場合とは異なり、熱および放射線による劣化と修復が同時に起きていることが推定され、構造的にも前二者とは異なる。
幾島 毅
日本原子力学会誌, 20(1), p.48 - 55, 1978/01
被引用回数：0高温ガス炉の炉心は黒鉛を主要構成材料として形成され、高温、高熱勾配、10
n/cm
程度の高速中性子束の環境下で使用される。この炉心の応力解析には、炉心内の黒鉛の挙動:熱膨張、照射寸法変化、照射クリープ、異方性、物性値の温度と照射量との依存性を考慮しなければならない。本報告は、以上の観点に立って、高温ガス炉燃料と黒鉛構造物の応力解析に関するものである。内容は、(1)応力解析法では解析的方法と有限要素法とによる解法について、(2)計算プログラムでは、この分野の計算プログラムの現状と比較を行い、(3)応用例として、原研の多目的高温ガス炉で実施された例について述べ、応力解析結果の問題点について論じたものである。
幾島 毅; 田村 栄悦*
日本原子力学会誌, 19(11), p.774 - 781, 1977/11
被引用回数：0高温ガス炉の炉心は黒鉛を主要な材料として構成されるので、炉心の構造設計では、黒鉛構造物の炉内挙動を把握し、解析する必要がある。この黒鉛の応力解析には、物体力、圧力、温度勾配、異方性、材料の照射量と温度依存性、照射寸法変化、接触問題を含めた粘弾性応力解析が要求される。本報告は、この解析のため有限要素法を導入し、解析手法を示すとともに、燃料応力解析に適用し、妥当性を明らかにしたものである。
幾島 毅
JAERI-M 5880, 77 Pages, 1974/11
高温ガス炉の燃料は黒鉛を主要材料として構成されている。黒鉛は異方性材料であり、また高速中性子の照射によって寸法変化およびクリープ現象がある。よって黒鉛材料の応力解析のためには、これらの現象を考慮して行う必要がある。この目的のためおよび黒鉛以外の材料についても粘弾性応力解析ができるプログラムを作成した。このプログラムの特徴はつぎのとおりである。(1)照射寸法変化が取扱える。(2)遷移クリープおよび定常クリープが取扱える。(3)異方性材料が取扱える。(4)温度計算、熱応力、外荷重と変位、圧力による応力を独立にまたは組合せて計算できる。(5)計算は有限要素法の変位法によって行い、行列演算はSOR法によっている。(6)計算結果はプロッタによって図示できる。この報告書は計算プログラムの内容と入力および出力形式、および計算例について述べたものである。
