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論文

Effects of He/Electron irradiation on microstructure evolution in Be$$_{12}$$Ti

柴山 環樹*; 中道 勝*; 内田 宗範*; 河村 弘; 木下 博嗣*; 鬼柳 善明*; 高橋 平七郎*; 野村 直之*

JAERI-Conf 2004-006, p.216 - 219, 2004/03

Beは中性子増倍材料の候補材料であるが、14MeVの中性子照射を受けるブランケット内では、はじき出し損傷だけではなく核変換による劣化も起こる。近年、Be$$_{12}$$TiがBeよりも優れた機械的特性を有する材料として開発された。本研究ではBe$$_{12}$$Tiの20000appmHe, 700$$^{circ}$$CまでのHe照射効果、特にミクロ組織の挙動をマルチビーム超高圧電子顕微鏡を用いてその場(In-situ)観察で評価した。また、機械的特性をナノインデンタで評価した。その結果、Be$$_{12}$$TiはBeに比べてHe及び電子線の照射による欠陥生成が少ないことを明らかにした。また、機械的特性の劣化が小さいことを明らかにした。

報告書

ODS鋼の電子線による照射特性評価,3; 動燃-北海道大学共同研究平成9年度成果報告書

高橋 平七郎*; 渡辺 精一*; 赤坂 尚昭; 坂口 紀夫*; 木下 博嗣*; 鵜飼 重治

PNC-TY9600 98-003, 45 Pages, 1998/03

PNC-TY9600-98-003.pdf:1.08MB

酸化物分散強化型フェライト鋼(ODSフェライト鋼)の照射特性に関する検討の一環として、微細分散した酸化物界面のシンク効果を考慮したモデル計算から、Crの照射誘起粒界偏析に及ぼす微細分散粒子の効果を検討した。結晶粒内に分散粒子が高密度に存在する場合、粒界近傍におけるCrの照射誘起偏析を抑制することが確認された。微細分散粒子の照射誘起偏析に及ぼす効果は、結晶粒内における点欠陥濃度の低下に伴う誘起偏析の抑制、及び結晶粒界の点欠陥捕獲半径の現象に伴う偏析領域の縮小であることがモデル計算により示唆された。また、照射誘起偏析に対する計算コードの高度化、及び高精度化について、オーステナイト系ステンレス鋼(Fe-Cr-Ni)を対象に検討した。Fe-Cr-Ni合金中でのNi原子の移動機構はドラッグ型格子間原子の移動であることがモデル計算、ならびに電子線照射実験の面から明らかにされた。さらに、実用鋼における誘起偏析挙動を予測するため、照射誘起偏析モデルに関して、いくつかの拡張を行い、電子線照射実験と比較より、モデルの妥当性を検討した。

口頭

粒界制御オーステナイト系ステンレス鋼の照射特性,1

谷川 隆亮*; 坂口 紀史*; 渡辺 精一*; 木下 博嗣*; 粉川 博之*; 川合 將義*; 山下 真一郎

no journal, , 

粒界制御処理(高密度の対応粒界の導入)により耐食性の向上を実現した粒界制御オーステナイト系ステンレス鋼の照射下適応性を検討するために、電子線照射並びにヘリウムイオン照射試験を行い、結晶粒界近傍における照射特性を調査した。照射前における粒界制御オーステナイト系ステンレス鋼の方位像顕微鏡(OIM:Orientation Image Microscopy)観察から、対応粒界密度が8割以上であること、及びランダム粒界ネットワークが対応粒界により効率よく分断化されていること、などを確認した。一方、電子線照射したSUS316L粒界制御材のランダム粒界と{111}$$Sigma$$3対応粒界,非対称$$Sigma$$3対応粒界の粒界近傍の濃度分布測定から、{111}$$Sigma$$3対応粒界では照射に伴う組成変動はわずかしか生じなかったのに対し、ランダム粒界,非対称$$Sigma$$3対応粒界では程度の違いはあるもののCr濃度の低下とNi偏析の傾向が認められた。ヘリウムイオン照射試験後に行った各種粒界の濃度分布測定からも、他の粒界に比較して{111}$$Sigma$$3対応粒界で偏析が十分に抑制されていることが明らかになった。

口頭

オーステナイト系ステンレス鋼における照射効果並びに腐食挙動に及ぼす粒界性質依存性

遠藤 正樹*; 坂口 紀史*; 木下 博嗣*; 渡辺 精一*; 山下 真一郎; 矢野 康英; 川合 將義*

no journal, , 

本研究では、粒界制御材(GBEM)の耐IASCC特性の基礎的調査として、Heイオン照射後の粒界偏析挙動及び腐食挙動を明らかにすることを目的とし、SUS316L GBEMに対し、鋭敏化処理(700$$^{circ}$$C, 120h)あるいはHeイオン照射(400$$^{circ}$$C, 2.2dpa)した後、TEM-EDSを用いて評価した。さらに、10%シュウ酸水溶液中で電解エッチングを行い、再びTEM観察することで粒界部の腐食挙動を調査した。Heイオン照射材に対しシュウ酸水溶液中で電解エッチングを行ったところ、ランダム粒界では粒界腐食により膜厚が減少している様子が観察された。一方、双晶粒界では膜厚の変化は全く見られなかった。さらに、双晶粒界を含む階段状の$$Sigma$$3対応粒界や粒界三重点近傍においては、双晶粒界により粒界腐食のネットワークが分断化されることが明らかとなった。これより、低$$Sigma$$値対応粒界を高密度に含むGBEMは、照射下においても優れた耐粒界腐食特性を示すことが期待される。

口頭

オーステナイト系ステンレス鋼の照射後腐食特性に及ぼす粒界性質依存性

遠藤 正樹*; 坂口 紀史*; 木下 博嗣*; 渡辺 精一*; 粉川 博之*; 山下 真一郎; 矢野 康英; 川合 將義*

no journal, , 

オーステナイト系ステンレス鋼を原子炉構成材料として用いる場合の問題点の一つに照射促進応力腐食割れ(IASCC)が挙げられる。この主原因の一つとして、照射誘起偏析(RIS)による粒界でのCr濃度低下に起因した耐食性の劣化が考えられている。近年、オーステナイト系ステンレス鋼の鋭敏化対策の一つとして、高密度の対応粒界を有する粒界制御材(GBEM)が開発された。本研究では、GBEMの原子力プラントへの応用を見据え、耐IASCC特性の基礎的調査としてHeイオン照射後の粒界偏析挙動と腐食挙動の相関を検討した。商用SUS316L鋼に対し粒界制御処理を施し、鋭敏化処理またはHeイオン照射し、内部組織や粒界近傍の濃度分布をTEM-EDSを用いて評価し、10%シュウ酸水溶液中で電解エッチングを行い、粒界部の腐食挙動を調査した。Heイオン照射材に対しシュウ酸水溶液中で電解エッチングを行ったところ、ランダム粒界では粒界腐食により膜厚が減少している様子が観察された。一方、双晶粒界では膜厚の変化は全く見られなかった。さらに、双晶粒界を含む階段状の$$Sigma$$3対応粒界や粒界三重点近傍においては、粒界腐食のネットワークが双晶粒界により分断化されることが明らかとなった。これら粒界の偏析挙動を調査したところ、粒界腐食が生じたすべての粒界で照射誘起偏析によるCr枯渇が認められた。これより、低$$Sigma$$値対応粒界を高密度に含む粒界制御鋼は、照射下においても優れた耐粒界腐食特性を示すことが期待される。

口頭

高エネルギー量子場の材料損傷機構研究と高性能材料の開発,4; 粒界制御材料のイオンとHVEM照射とその特性

坂口 紀史*; 遠藤 正樹*; 木下 博嗣*; 渡辺 精一*; 粉川 博之*; 矢野 康英; 山下 真一郎; 川合 將義*

no journal, , 

粒界制御処理により高密度の対応粒界を導入したオーステナイト系ステンレス鋼の耐照射特性をイオン/電子線照射試験により調査した。粒界制御を施すことにより、ランダム粒界ネットワークが対応粒界により効率的に分断化され、照射に伴うCr欠乏に起因した粒界腐食の進展が対応粒界で停止する可能性が示された。

口頭

ナノ粒子分散強化オーステナイト鋼創成の基礎研究,3; 複合酸化物の観察と同定

岡 弘*; 渡部 雅*; 橋本 直幸*; 木下 博嗣*; 柴山 環樹*; 大貫 惣明*; 山下 真一郎; 大塚 智史

no journal, , 

酸化物分散強化型(Oxide Dispersion Strengthened: ODS)鋼は、耐熱性,耐クリープ特性,耐照射性に優れ、高速炉等の有力な候補構造材料として考えられている。従来のODS鋼の研究対象はフェライト系を中心に行われてきたが、工業的使用実績が豊富で耐食性の観点で有利なオーステナイト系への適用実績は皆無に等しい。以上のことから、本研究ではオーステナイト系ステンレス鋼のODS化の基礎・基盤研究として位置付けて、Y$$_{2}$$O$$_{3}$$とTi,Hfを複合添加した際の微細複合酸化物のHRTEM観察を実施し、その析出挙動について検討した。試作粉末は、PNC316鋼のArガスアトマイズ粉末にY$$_{2}$$O$$_{3}$$粉末,Ti,Hf金属粉末を添加し、Ar雰囲気で24$$sim$$48hメカニカルアロイング(MA)することで作製した。さらに、粉末を1150$$^{circ}$$Cで2時間熱処理し、TEM観察を行った。粒子を対象としたTEM観察/EDS分析から、析出頻度の最も高いものはY:Hf=1:1の酸化物であることがわかった。また、これら酸化物の電子線回折像解析から、Y$$_{2}$$Hf$$_{2}$$O$$_{7}$$の結晶学的データと非常に良い一致を示した。一方、酸化物粒子HRTEM像の面間隔の実測値からもY$$_{2}$$Hf$$_{2}$$O$$_{7}$$のそれにほぼ一致することが確認された。これら熱処理で析出した酸化物粒子はファセットを有し、母相との間に特定の方位関係があり、粒子径10nmを境に界面の整合性が変わる可能性が示された。

口頭

福島県浜通り南部及び周辺での放射線安全教育の試み,3; 福島高専-原子力機構連携による学園祭、インターンシップ等での放射線安全及び廃炉技術についての活動

中井 俊郎; 佐藤 正知*; 木下 博嗣*; 實川 資朗*; 青柳 克弘*; 奈良 宏一*; 鈴木 茂和*; 片山 淳

no journal, , 

福島工業高等専門学校は、東日本大震災に伴い過酷事故を生じた、福島第一原子力発電所に連なる浜通り地域の「いわき市」にある。このような状況及び卒業生が原子力にも関わる企業に就職してきたことの影響でもあろうが、地域の修復につながる廃炉の研究開発への感心は低くない。最近も低学年を調査したところ、半数近くが興味を示した。これは地域等の修復に対し、学生が冷静かつ積極的な考え方を持っていることを示していよう。このような「考え」を復興につなげるために、放射線安全、原子炉工学などの知識が必要であり、この方向の試みを福島工業高等専門学校では開始している。ここでの活動のうち、主として、原子力機構の協力を得て進めた学園祭等での試みについて報告する。

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