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論文

Flight demonstration of Cu(In,Ga)Se$$_{2}$$ thin-film solar cells using micro-satellite

川北 史朗*; 今泉 充*; 岐部 公一*; 大島 武; 伊藤 久義; 依田 真一*; 中村 友哉*; 中須賀 真一*

Proceedings of 7th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-7), p.61 - 64, 2006/10

次世代の高効率薄膜太陽電池として有望なCu(In,Ga)Se$$_{2}$$(CIGS)太陽電池の宇宙実証を行った。CIGS太陽電池は地上での照射試験及び宇宙実証試験衛星つばさ(MDS-1)での宇宙実証の結果、非常に優れた耐放射線性を有することが判明している。今回は、宇宙に大量に存在する低エネルギー電子線や陽子線の遮蔽に用いるカバーガラスを取り付けないCIGS太陽電池を用いて実証を行った。カバーガラス無しCIGS太陽電池は人工衛星「ナノマイクロサットXI-V」に搭載され2005年の10月27日にLEO(Low Earth Orbit)軌道に打ち上げられた。250日間の運用期間中、CIGS太陽電池の発電特性の劣化は全く観測されなかった。軌道での太陽電池の温度及び放射線(電子線・陽子線)量を考慮して解析をしたところ、放射線により発電特性は劣化するが、同時に温度による特性回復が起こるため結果として劣化が生じないと結論できた。

論文

Possibility analysis of Cu(InGa)Se$$_{2}$$ thin-film solar cells for space use

川北 史朗*; 島崎 一紀*; 今泉 充*; 桑島 三郎*; 依田 真一*; 大島 武; 伊藤 久義

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.151 - 154, 2004/10

地上試験において観測されたCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池の放射線劣化特性の回復現象を考慮することで、民生部品実証衛生MDS-1を用いた宇宙試験でのCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池の特性変化を解析した。バンアレン帯を横切る軌道を周回するMDS-1での1年間の試験後においてもCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池の発電特性はほとんど劣化せず、開放電圧が約1%のみの低下という非常に高い耐放射線性が確認できた。MDS-1軌道の平均温度(70$$^{circ}$$C),同程度の温度における地上試験で得られた劣化の回復率1$$times$$10$$^{-5}$$/s(短絡電流)及び2$$times$$10$$^{-6}$$/s(開放電圧)、並びにMDS-1軌道での放射線量を考慮して太陽電池の特性変化を解析した結果、放射線照射による劣化と熱アニールによる回復が同時に起こり、結果的に、軌道上では無劣化になると考えられ、軌道での実証試験結果と地上試験データを用いた計算結果に良い一致が得られた。

論文

Super radiation tolerance of CIGS solar cells demonstrated in space by MDS-1 satellite

川北 史朗*; 今泉 充*; 住田 泰史*; 櫛屋 勝巳*; 大島 武; 山口 真史*; 松田 純夫*; 依田 真一*; 神谷 富裕

Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-3) (CD-ROM), 4 Pages, 2004/01

2002年2月に打ち上げられた人工衛星MDS-1に搭載されたCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池(CIGS太陽電池)の非常に優れた耐放射線性を観測した。打ち上げ後200日経過時点で、短絡電流は全く劣化せず、開放電圧も1%の低下のみであった。一方、地上試験により、CIGS太陽電池は室温においても劣化が回復すること、さらに電流注入により回復が早くなることを見いだした。これにより、CIGS太陽電池の「劣化の急速回復」による優れた耐放射線性が確認された。

報告書

高温工学試験研究炉用黒鉛・炭素材料の弾性変形に関する実験と検討

荒井 長利; 湊 和生; 衛藤 基邦; 奥 達雄*; 依田 真一*

JAERI-M 92-085, 28 Pages, 1992/06

JAERI-M-92-085.pdf:0.8MB

高温工学試験研究炉の黒鉛構造物の製作には微粒等方性黒鉛IG-110、中粒準等方性黒鉛PGXおよび粗粒準等方性炭素ASR-ORBが使用される。これらの設計用材料データは「高温工学試験研究炉黒鉛構造設計方針」で規定されている。本書は、それらのデータの内、弾性変形の規定に含まれる設計用弾性係数およびポアッソン比の設定根拠を詳しく説明する。即ち、各銘柄の応力-ひずみ関係、弾性係数およびポアソワン比に関する実験データの詳細を示し、その弾性近似の考え方および設定結果を示した。

論文

Changes in mechanical properties of graphites parallel and perpendicular to compressive prestress

井岡 郁夫; 依田 真一*

Carbon, 28(1), p.159 - 164, 1990/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:80.28(Chemistry, Physical)

原子炉級黒鉛(IG-11)電気抵抗、ヤング率、曲げ強度について、予圧縮応力に垂直及び平行な方向から、それら力学的特性を測定した。荷重軸に平行な試片の電気抵抗は、0.4$$tau$$c($$tau$$c:平均圧縮強さ)まで減少し、0.4$$tau$$c以上で増加した。荷重軸に垂直な試料の電気抵抗は、全応力レベルで増加した。この電気抵抗変化を理解するため、既存マイクロクラックの収縮及び荷重軸に平行あるいは垂直な応力誘起マイクロクラックの発生を基礎としたモデルを提案した。このモデルは、予圧縮応力に伴うヤング率、曲げ強度及び内部気孔状態の測定結果より支持された。

論文

Acoustic emission for polycrystalline graphite under compressive loading

井岡 郁夫; 依田 真一*; 小西 隆志*

Carbon, 28(4), p.489 - 495, 1990/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:63.2(Chemistry, Physical)

黒鉛材料の変形挙動を明確にするため、圧縮荷重下における原子炉級黒鉛(IG-11)からのアコースティック。エミッション(AE)を測定した。黒鉛からのAEは、荷重とともに増加し、ピークを取った後、破壊まで減少した。この現象を定性的に説明するための変形モデルを提案した。このモデルは、結晶粒界での転位のパイルアップを基礎としたものである。このモデルを検証するため、酸化した黒鉛材料を用意した。酸化材のAE挙動は、提案したモデルを支持するものであった。さらに、与えられたAE挙動から、全塑性歪速度、すべりによる塑性歪速度、マイクロクラックによる塑性歪速度の関係を定性的に示した。

論文

Behavior of acoustic emission caused by microfracture in polycrystalline graphites

井岡 郁夫; 依田 真一*; 小西 隆志*

Carbon, 28(6), p.879 - 885, 1990/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:48.92(Chemistry, Physical)

圧縮及び引張荷重下での4種類等方性黒鉛から発生したAEを測定した。そのAEは、相対エネルギーレベルにより2種類に大別できた。相対エネルギーレベルの低いAEは、荷重負荷初期から発生し、破壊に至るまで測定された。相対エネルギーレベルの高いAEは、かなり高い荷重で相対された。それらの発生源としては、前者が基底面間のへき開に、後者がバインダー部の破壊に対応することを示した。また、後者のAEが発生する応力をAE応力と定義し、AE応力と破壊強さの実験式を示した。得られた結果は、AE法により破壊強さを事前に予想できることを示唆するものである。

論文

気孔の収縮に伴う黒鉛材料の塑性ひずみ

井岡 郁夫; 依田 真一*; 小西 隆志*

材料, 38(434), p.1247 - 1253, 1989/11

4種類の微粒等方性黒鉛材料内部の気孔とその力学的特性の関係及び巨視的変形挙動に及ぼす気孔の影響について調べた。水銀ポロシメータを用いて測定したISO-880黒鉛の平均気孔径は、ISEM-1、IG-11、IG-15黒鉛の約1/10であった。各黒鉛のヤング率は気孔率の増加とともに減少した。軸方向とそれに垂直な方向の応力-ひずみ曲線を測定し、軸方向の塑性ひずみを応力-ひずみ曲線と荷重負荷状態でのヤング率から計算した。軸方向の塑性ひずみに対する横方向の塑性ひずみ比は、体積変化のない場合の値0.5より小さく、圧縮により黒鉛材料は体積減少することを認めた。この体積減少を気孔の収縮に伴う塑性ひずみと仮定し、軸方向の塑性ひずみと横方向の基底面すべりによる塑性ひずみより、気孔の収縮に伴う塑性ひずみを算出した。その結果、気孔率及び軸方向の塑性ひずみの増加につれて、気孔の収縮に伴う塑性ひずみが増加することを示した。

論文

Measurements of the density profile in oxidized graphite by X-ray computed tomography

井岡 郁夫; 依田 真一

Journal of Nuclear Materials, 151, p.202 - 208, 1988/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:67.83(Materials Science, Multidisciplinary)

高温ガス試験炉に使用される黒鉛材料は、冷却材ヘリウム中に含まれる微量の不純物により酸化される。酸化により黒鉛材料の機械的性質が劣化することは、既に知られている。また、酸化モード(均一、不均一酸化)によっても、その劣化の程度は異なる。とくに、不均一酸化された黒鉛内の密度分布を非破壊的に把握することは、強度劣化を知るために重要である。そこで、最近開発されたX線CTスキャナを用いて酸化黒鉛内部の密度分布を調べた。また、同試片を外表面から切削して測定した密度分布と比較し、良い一致を得た。さらに、各種人工欠陥を導入した原子炉級黒鉛の欠陥検出も行った。

論文

非破壊検査; アコースティック・エミッション法の応用

井岡 郁夫; 依田 真一

原子力工業, 33(3), p.51 - 55, 1987/03

近年多くの非破壊検査が、材料強度の評価や構造物の安全性評価のために実用化されている。現在使用されている主な非破壊検査について述べた。さらに、今後期待されるアコースティック・エミッションの応用法について、その現状を示した。また、AEを用いる場合の留意点に関しても言及した。

論文

Acoustic emission caused by reversed plastic deformation in polycrystalline graphite

井岡 郁夫; 依田 真一

Journal of Nuclear Materials, 148, p.344 - 350, 1987/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:39.13(Materials Science, Multidisciplinary)

アコースティック・エミッション(AE)法により、多結晶黒鉛IG-11の除荷時の逆塑性変形を確証した。連続型AEの実効値電圧は、IG-11の塑性変形につれて増加した。一方、弾性的に変形した熱分解黒鉛Pyroidでは、連続型AEの実効値電圧は、ほぼ0であまり変化しなかった。また、IG-11の塑性変形速度の変化と実効値電圧の変化は、比較的良く対応した。以上のことから、連続型AEの発生源は、主に塑性変形と考えられる。除荷時において、実効値電圧の上昇が認められることから、逆塑性変形が発生していると考えられる。最負荷時には、Kaiser効果は認められなかった。この原因は,除荷時の逆塑性変形である。

論文

X線CTスキャナによる黒鉛材料の欠陥検出

井岡 郁夫; 依田 真一; 藤井 正司*; 奥 達雄; 田中 利幸

原子力工業, 32(2), p.54 - 56, 1986/00

X線CTスキャナは、極めて小さいX線吸収係数差を有する物体の識別において、在来のX線透過法より優れている。また、被検査物の輪切り断面の映像を直接観察できる利点を有している。そこで、X線CTスキャナを用いて各種人工欠陥を含む黒鉛材料の断面像を撮影し、それらの検出を行った。欠陥の検出限界は黒鉛の種類により異なったが、線状欠陥で幅0.1mm,円柱状欠陥で直径0.2mmのものまで検出できた。X線CTスキャナを用いた非破壊検査は、従来の方法に比べ、欠陥検出限界,形状の確認,欠陥の記録等で優れていた。

論文

X線CTスキャナによる黒鉛材料の非破壊検査

井岡 郁夫; 依田 真一; 藤井 正司*; 奥 達雄; 田中 利幸

日本原子力学会誌, 28(6), p.534 - 542, 1986/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

最近産業用として材料試験を目的としたX線CTスキャナが開発された。X線CT法は、通常の放射線法に比べ1桁以上検出感度が増すので微細な欠陥でも見付けられる利点がある。X線CTスキャナを用いて、人工欠陥を有する黒鉛材料の断面像を撮影した。その結果、IG-11の場合、円柱状欠陥で直径0.2mm、線状欠陥で幅0.1mmのものまで確認できた。また、黒鉛内部の巨視的、微視的き裂及び酸化により生じた空孔も確認できた。しかし、正確な欠陥寸法は得られなかった。更に、CT値のプロフィールより、酸化に伴う試料内部の連続的な密度変化も確認できた。X線CT法は、従来の超音波法、放射線法に比べ、より有効な非破壊検査法である。

論文

Effects of oxidation on compressive deformation behavior of nuclear-grade isotropic graphite

依田 真一; 衛藤 基邦; 田中 克彦*; 奥 達雄

Carbon, 23(1), p.33 - 38, 1985/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:54.16(Chemistry, Physical)

抄録なし

論文

Bowing test of graphite sleeve for high temperature gas-cooled reactor; Out of pile heat-up experiment and bending test

衛藤 基邦; 藤崎 勝夫; 依田 真一; 奥 達雄

Journal of Nuclear Science and Technology, 22(1), p.58 - 67, 1985/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

高温ガス実験炉炉心部用黒鉛IG-11及びH451製スリーブの円周方向に温度差を与える装置を試作し、温度差とスリーブの湾曲量の関係を調べた。また、スリーブ試験体に拘束下で温度差を与え、発生荷重あるいは曲げモーメントを測定した。実験データを、はりの曲りの弾性論によって解析し、計算値と実験値が良い一致を示すことを確認した。スリーブ試験体の曲げ試験の結果、拘束下で発生する曲げモーメントは試験体破断時のモーメントよりはるかに小さく、円周方向温度差200度の場合でも破断モーメントの1/3程度であることが明らかになった。

論文

電位差法による人造黒鉛電極材の3点曲げ破壊靱性試験に対する疑問と意見

依田 真一; 曽我部 敏明*

炭素, 1985(120), p.43 - 44, 1985/00

本稿は、浴氷、炭素No114(1983)97の論文に対するコメントである。上記論文は、黒鉛材料の破壊靱性試験において、亀裂進展量を電位差法を用いて検出し、弾塑性破壊靱性値を求めている。この中で、ある電極材がJi=0という結果を得たと述べている。このことは亀裂が負荷応力0で安定成長することを意味しており、理論的に不都合である。本稿はこの点を指摘し、さらにこの様な誤りを犯した原因が電位差法による測定にあることを述べ、黒鉛材料において亀裂進展量の検出に電位差法を用いることには注意を要することを明らかとしている。

論文

原子炉用微粒等方性黒鉛材料の引張強度に及ぼす試験片体積の影響

依田 真一; 井岡 郁夫; 奥 達雄

炭素, 1985(120), p.45 - 47, 1985/00

黒鉛材料などの脆性材料を理解する上で、ワイブル理論が良く用いられる。これによれば強度が試験片の体積に依存し、体積増加に従って強度低下が生じることになる。本報告はこの点に注目し、高温ガス炉用黒鉛材料の引張り強度に及ぼす試験片体積の影響を調べたものである。実験の結果、高温ガス炉炉心構成材料であるIG-II黒鉛材料の引張り強度には、試験片の体積増加に伴う強度低下は認められなかった。このことから、小型試験片による強度評価が、炉心部材としてスケールアップした場合の黒鉛材料の強度を代表するものと考えられる。更に設計の観点から見れば、本実験より得られたワイブル係数を強度の体積依存性として用いれば、極めて安全側の評価になるものと結論される。

論文

黒鉛材料の遅れ破壊の機構に関する一考察

曽我部 敏明*; 依田 真一; 井岡 郁夫; 奥 達雄

材料, 34(387), p.1437 - 1440, 1985/00

原子炉用微粒等方性黒鉛の静荷重下での遅れ破壊の機構を示した。角柱状の試験片を用いてインストロン型試験機で、3点曲げで破断応力近くまで荷重を負荷し、その近くの応力レベルで保った。アコースティック・エミッション(AE)が試験片が破断するまでの間、断続的に発生した。このことは、静荷重下で黒鉛内部に微小き裂が生成又は進展したことを示す。この現象を、黒鉛の内部構造を弾性変形部分と塑性変形部分の組合せとして考えたモデルで説明した。このモデルを用いて、塑性変形部分で起こる応力緩和によって弾性変形部分にあるき裂先端部分やある種の欠陥部分の応力が高まることを示した。

報告書

Bowing Test of HTGR Graphite Sleeve; Out of Pile Heat-up Experiment and Bending Test

衛藤 基邦; 藤崎 勝夫; 依田 真一; 奥 達雄

JAERI-M 84-130, 40 Pages, 1984/07

JAERI-M-84-130.pdf:1.27MB

高温ガス実験炉炉心部用黒鉛IG-11及びH451製スリーブの円周方向に温度差を与える装置を試作し、温度差とスリーブ湾曲量の関係を調べた。また、スリーブ試験体に拘束下で温度差を与え、発生応力あるいは曲げモーメントを測定した。実験データを、はりの曲りの弾性論によって解析した。スリーブ試験体の曲げ試験の結果、拘束下で発生する曲げモーメントは、しけんたい破断時のモーメントよりはるかに小さく、円周方向温度差200度の場合でも破断モーメントの1/3程度であることが明らかになった。

論文

Deformation of graphite under hydrostatic states

依田 真一; 衛藤 基邦

Journal of Nuclear Materials, 125, p.113 - 116, 1984/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:41.18(Materials Science, Multidisciplinary)

現在までに、静水圧下における黒鉛材料の変形挙動に関する研究は例を見ない。本報は、静水圧応力付加中の黒鉛材料の変形挙動を明らかとした。試料は、微粒等方性と超微粒等方性黒鉛(IG-11、Iso-20)の2種類を用いた。IG-11の静水圧下における変形挙動には、3つの領域が存在した。一方Iso-20には、2つの領域しか認められなかった。このことは、両者の気孔率、圧縮強度の相違に起因するものと思われる。両者の圧力一歪曲線の特徴は、下に凸形の特異なもので、いわゆるエラストマー的な曲線を呈していた。これは、黒鉛内部の気孔の変形と、これに伴う変形能の増加として説明された。さらに圧力一歪曲線より求めた体積弾性率は、計算より求めた値と良い一致をみた。また高圧力側での体積弾性率は、気孔を含まない仮想黒鉛材料の計算値と良い一致を見た。これより、黒鉛材料の静水圧下における変形挙動を明らかとし、黒鉛材料の基礎的知見を得ることができた。

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