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報告書

呼気ガス測定装置の運転操作

平塚 一; 秦野 歳久; 阿部 哲也

JAEA-Testing 2013-001, 42 Pages, 2013/05

JAEA-Testing-2013-001.pdf:7.71MB
JAEA-Testing-2013-001(errata).pdf:0.08MB

四重極形質量分析計(QMS)を用いた微量ガス成分の測定・分析技術の開発を進め、呼気ガス測定装置(ブレスマス)を実用化した。ブレスマスは、大気圧のガスを超高真空まで瞬時に減圧し、高感度かつ再現性よく、そのガス成分を短時間で計ることを可能としたガス分析装置である。その特徴を生かし、可搬性を備えることから、その場測定を実施するなど、広範な分野への活用を目指した。技術指導や共同研究等を通してブレスマスの活用を進める中、本装置の基本的な取り扱い方法の講習が求められた。そこで、ブレスマスの運転操作やガスの採取方法及び保守メンテナンスを報告書にまとめた。

論文

高感度ガス分析装置によるガス分析技術の波及

平塚 一; 秦野 歳久; 阿部 哲也

平成24年度愛媛大学総合技術研究会報告書(CD-ROM), 3 Pages, 2013/03

四重極形質量分析計(QMS)を使った微量ガス成分の測定・分析技術の開発を進め、高感度ガス分析装置(ブレスマス)を実用化した。ブレスマスを用いた呼気ガス、清酒の香りや野菜・果実の香りなどの測定技術の開発を行い、各々についての客観的な評価基準の確立を試みた。ブレスマスによるガス測定は、非破壊測定,高感度測定,迅速測定であることなどを特徴とすることから多くの分野への利活用が進展した。原子力技術で培ったブレスマスによる高度なガス測定技術やガス分析技術は、原子力分野以外の分野に波及した。特に、農業分野においては、野菜・果実の香り特性や新鮮度の提案、畜産分野については、豚肉,牛肉の品質や変化調査に活用され、特徴的な香りのガス成分を検出した。これらのガス測定・分析技術は、技術移転を目指した現場測定や特殊なガス測定の技術開発にも展開している。さらに、このガス測定技術を活用した企業の業績向上にも貢献している。今後は、環境・安全管理やセキュリティ技術などの分野にブレスマスが活用されることが期待される。

論文

高感度ガス分析装置の真空リーク対策

平塚 一; 秦野 歳久; 阿部 哲也

平成23年度機器・分析技術研究会報告, p.64 - 65, 2011/09

特願 H16-234010   公報

四重極形質量分析計を使った微量ガスの分析技術の開発を進め、高感度ガス分析装置(ブレスマス)を実用化した。ブレスマスは、大気圧のガス成分を短時間に計ることを可能としたガス分析装置であり、工業,農業,醸造,医療,畜産及び漁業などのさまざまな分野での活用が期待できる発展性を備えたガス分析装置である。これまでに多くの分野のガス測定・分析を行い、有用なデータを得てきたが、一方では計測結果に悪影響を与える複数の真空漏れ(真空リーク)も経験し、その都度、対策を行ってきた。高温状態で、繰り返し測定を行うブレスマスは、真空の質(測定動作時のバックグランドガス圧力及び成分組成)に変化のないことが必須条件である。真空リーク探しは、ヘリウムガスによる吹きかけ法やフード法によって行った。主な真空リーク箇所は、配管などの溶接部、フランジシール部のキズ、シール面の荒れ、ハーメチックシール部などである。対策として、シール面の精密仕上げ、継手の切断、突合溶接部の最適構造化及び溶接専用バルブを使用したことや面仕上げや切断にあたっては油脂を使用しない切断・仕上方法を用いることで良好な真空性能を得ることができた。

論文

迅速・高感度測定をめざしたガス分析装置の開発と質量スペクトルの整形

秦野 歳久; 平塚 一; 阿部 哲也

Journal of the Vacuum Society of Japan, 54(9), p.474 - 477, 2011/09

特願 H16-234010   公報

高精度なガス分析を行うとき、圧力や温度などの測定環境を一定常状態にしなければならない技術課題を要することがある。真空排気装置では圧力-排気曲線が排気時定数によって一義的に決定されるということに着目し、排気過程で得られる測定質量スペクトルを圧力一定の場合に対応するように整形することが可能である。本研究はその整形質量スペクトルを分析用質量スペクトルとして用いることの可否について検討評価した。測定は、試料ガスを1回だけ間欠注入して質量分析計で測定する。そのときの試料ガス圧が指数関数に則って低下するため、測定質量スペクトルは数学的処理により初期の試料ガス圧で一定にした場合に相当するように整形することができる。窒素,酸素,アルゴン,二酸化炭素を測定した場合の整形質量スペクトルとアメリカ国立標準技術研究所(NIST)の質量スペクトルのデータベースとの比較を行い、整形質量スペクトルがガス分析用質量スペクトルとして十分使用できることを確認した。

論文

気液平衡型ガス発生源の真空天秤による性能試験

秦野 歳久; 平塚 一; 長谷川 浩一; 海福 雄一郎*; 阿部 哲也

Journal of the Vacuum Society of Japan, 54(5), p.313 - 316, 2011/05

環境分野での大気汚染ガス量やアルミリサイクル材に混入している不純物ガス量の定量測定は、これらを世界標準化する観点からガス量を直接、重量値として表すことが求められている。そのため重量値で示せる標準ガス発生源の実用化が期待されている。本研究では、気液平衡型ガス発生源(以下、P-チューブと略する)を一候補例として、真空中での性能評価試験を行った。具体的には、真空中でガスの重量変化を自作の真空天秤で直接測定するとともに質量分析計を用いてガス成分濃度も合わせて測定し、両者の対応関係等について調べた。試験結果は、気液平衡型P-チューブが真空用重量標準ガス発生源として使用できる可能性を示した。

論文

QMSガス分析装置による呼気アルコールの測定

新井 貴; 平塚 一; 長谷川 浩一; 秦野 歳久; 根本 正博; 阿部 哲也

平成18年度名古屋大学総合技術研究会装置技術研究会報告集, p.76 - 79, 2007/03

昨今、飲酒運転による事故がニュースで頻繁に取り上げられ、飲酒量や飲酒時刻等の検証が高い関心を持たれている。血中のアルコール量と呼気に含まれるアルコール濃度には相関があると言われており、これに基づいて呼気中のアルコール濃度を測定する機器が報告されている。われわれは、高精度測定が可能な四重極型質量分析計(QMS)ガス分析装置「グラビマス」の応用として呼気分析を実施している。今回、呼気中のアルコール濃度を測定し、アルコール検出に対する本装置の性能を調べ、呼気中アルコール濃度の時間変化を高精度で測定した。さらに、アルコール以外の物質変化をも同時に観察することによりアルコール摂取時の呼気組成の変化も合わせて測定することができた。これらの結果は、QMSを用いた呼気分析の有用性を示すものである。

論文

Test strategy and development achievements of ITER solid breeder test blanket modules in Japan

榎枝 幹男; 廣瀬 貴規; 谷川 尚; 鶴 大悟; 鈴木 哲; 江里 幸一郎; 秦野 歳久; 野本 恭信; 西 宏; 本間 隆; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03

日本は固体増殖テストブランケットモジュール(TBM)を主要ブランケット候補として水冷却(WCSB), ヘリウム冷却(HCSB)のTBMを開発している。そのITERでの試験戦略は、ITERの運転計画に応じて最適な試験項目を設定し、各試験目標に最適なモジュール構造となるよう計画している。その試験戦略と設計及び技術開発の最新の成果を報告する。モジュール設計では、独自のサブモジュール構造を採用した。また、原型炉とは炉運転条件が異なるITERの運転条件でブランケット機能の確証をできるような最適構造に設計しており、また、具体的な製作工程を想定した詳細構造を含む構造設計を実施した。技術開発では、これまで、要素技術開発をほぼ完了し、現在は、工学R&Dを展開している。4種の重要分野について、それぞれ順調な進展を示している。それらのうち、アウトパイルR&Dとトリチウム回収技術開発について進展を報告する。

論文

QMSを用いた呼気ガス及び皮膚排泄ガス分析技術の開発

平塚 一; 阿部 哲也; 根本 正博; 長谷川 浩一; 新井 貴; 秦野 歳久

平成18年度機器・分析技術研究会報告, p.163 - 166, 2006/09

特願 H16-234010   公報

QMS(四重極質量分析計)によるガス分析技術をヒトが吐き出す呼気分析に応用し、ヒトの健康状態を知る技術の開発を進めている。ヒトの皮膚から排泄されるガスを特殊なガス捕集袋に採取し、ガス組成を測定する方法を新たに考案した。これまでに、呼気ガス及び皮膚排泄ガスの二酸化炭素,酸素及びアルコール成分等の含有割合の計測に成功しており、本技術によって、ヒトの健康状態をその場で把握できるものと期待される。

論文

環境分離型天秤の開発

長谷川 浩一; 阿部 哲也; 根本 正博; 平塚 一; 新井 貴; 秦野 歳久

平成18年度機器・分析技術研究会報告, p.169 - 172, 2006/09

特願 H16-304402   開放特許情報データベース   公報

産学連携推進部では、化学変化や吸着作用などによる材料のごく微量な重量変化を試験容器内で連続的に測定しながら、試験容器内の雰囲気と周囲の環境との間に気密性を保つことができる環境分離型天秤を開発した。試料が腐食進行する特殊・有害環境下での重量変化の測定では、測定試料の雰囲気と天秤の置かれた外部環境とを分離して量ることが有効であるが、従来、分離のための気密性を保持しつつ、重量を測定することが技術的に困難であった。環境分離型天秤では、永久磁石を挿入した特殊フランジの中心貫通孔に試料吊下げワイヤーを通してできた隙間に磁性流体を注入することにより、磁力で磁性流体を中心部に保持させてワイヤーの可動性と気密性を兼ね備える分離壁を作ることに成功した。この分離壁の生成により、周囲の環境に左右されず、天秤本体部にも影響を及ぼすことのない状況を確保でき、腐食進行などの化学変化や材料の吸着作用による試料の質量変化の測定が可能となった。

論文

Key achievements in elementary R&D on water-cooled solid breeder blanket for ITER test blanket module in JAERI

鈴木 哲; 榎枝 幹男; 秦野 歳久; 廣瀬 貴規; 林 君夫; 谷川 尚; 落合 謙太郎; 西谷 健夫; 飛田 健次; 秋場 真人

Nuclear Fusion, 46(2), p.285 - 290, 2006/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:95.62(Physics, Fluids & Plasmas)

原研におけるITER用水冷固体増殖方式テストブランケット・モジュール(TBM)に関する要素技術開発の最新の成果について報告する。TBMの製作技術開発に関しては、低放射化フェライト鋼F82HのHIP成型時の結晶粒の粗大化対策として成形後の熱処理法を改善し、1150$$^{circ}$$Cでの均質化後に930$$^{circ}$$Cで焼きならしを行うことによって十分な細粒を得ることができた。第1壁アーマ接合技術開発に関しては、F82H基板にタングステンアーマを固相接合法の1つである熱間単軸圧縮を適用することにより、直接接合可能なことを明らかにした。また、F82H製第1壁試験体の熱疲労試験を行い、ITERダイバータと同様の疲労寿命評価法が適用可能であることを示した。一方、増殖材開発に関しては、Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$ペブルの圧縮荷重下における有効熱伝導率測定装置を開発し、その測定を実施した。原研におけるTBM開発は上記のような要素的な研究開発の進捗により、製作技術開発や設計データの取得が完了し、今後、工学規模の技術開発を展開する段階に到達した。

論文

Effective thermal conductivity of a compressed Li$$_2$$TiO$$_3$$ pebble bed

谷川 尚; 秦野 歳久; 榎枝 幹男; 秋場 真人

Fusion Engineering and Design, 75-79, p.801 - 805, 2005/11

 被引用回数:26 パーセンタイル:11.4(Nuclear Science & Technology)

固体増殖ブランケットにおける微小球充填層の熱機械特性を明らかにするため、圧縮荷重下におけるLi$$_2$$TiO$$_3$$充填層の実効熱伝導率を測定した。荷重試験機に熱線法による熱伝導率測定装置を組み込み、温度,雰囲気,機械荷重を制御しつつ、充填層の応力-ひずみ特性と実効熱伝導率とを同時測定した。673$$sim$$973Kの温度範囲において、圧縮変形による実効熱伝導率の増加を明らかにした。また、充填層に加えられた温度や圧縮の履歴によって実効熱伝導率が増加し、その効果が圧縮変形の増加によって理解できることを示した。

論文

Development of solid breeder blanket at JAERI

榎枝 幹男; 秦野 歳久; 土谷 邦彦; 落合 謙太郎; 河村 繕範; 林 君夫; 西谷 健夫; 西 正孝; 秋場 真人

Fusion Science and Technology, 47(4), p.1060 - 1067, 2005/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:58.97(Nuclear Science & Technology)

原研は、1999年に核融合会議で策定されたブランケット開発計画において固体増殖ブランケット開発の中核期間と位置づけられた。この開発計画にしたがって、固体増殖ブランケットの要素技術開発を実施し大きな進展が得られた。今後、この要素技術開発の成果を基礎に、工学試験段階を開始するところである。本報告では、ブランケット開発のための要素技術開発で得られた重要な成果を報告する。

論文

Design and technology development of solid breeder blanket cooled by supercritical water in Japan

榎枝 幹男; 古作 泰雄; 秦野 歳久; 黒田 敏公*; 三木 信晴*; 本間 隆; 秋場 真人; 小西 哲之; 中村 博文; 河村 繕範; et al.

Nuclear Fusion, 43(12), p.1837 - 1844, 2003/12

 被引用回数:85 パーセンタイル:5.74(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文は、高い経済性を有する核融合発電プラント用ブランケットの設計と開発に関するものである。高い経済性と実現性の双方を有する発電ブランケットとして、超臨界圧水冷却方式の固体増殖ブランケットの概念設計を明らかにした。最重要設計項目として、モジュール構造の核特性,熱機械特性に関し基本的な成立性を示した。また、発電システムとして41%以上の発電効率を有することを示し、本方式の経済的な魅力を明らかにした。また、構造体製作技術開発の成果としては、実機構造を模擬する第一壁パネル試験体を用いて、原型炉で想定している最高熱負荷1MW/m$$^{2}$$ に相当する加熱試験を行い、試験体が母材と同等の熱疲労寿命を持つことを実証した。さらに、ブランケット熱設計の要となる増殖材充填層の有効熱伝導率研究に関しては、湿式法で製造したLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$ を用いて、充填層の有効熱伝導率を明らかにし、裕度のある設計を可能とした。

論文

Effective thermal conductivity of a Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$ pebble bed for a demo blanket

秦野 歳久; 榎枝 幹男; 鈴木 哲; 古作 泰雄; 秋場 真人

Fusion Science and Technology, 44(1), p.94 - 98, 2003/07

 被引用回数:14 パーセンタイル:29.91(Nuclear Science & Technology)

核融合炉ブランケットの開発において、微小球充填層の有効熱伝導度を少ない試料体積で精度良く測定する方法として熱線法を採用し、各種候補増殖材微小球についての系統的なデータを取得してきた。試料には候補増殖材であるLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$を用い、充填層として直径2mmのみの微小球充填層と、それに直径0.3mm以下を加えた微小球の混合充填層について有効熱伝導度を測定した。圧縮荷重がない場合一次球充填層に対して混合充填層の熱伝導度は上昇し、それらはSZB式と精度良く一致することを確認した。さらに、ピストンにより充填層に荷重を加えて熱伝導度を測定すると歪に対する熱伝導度の傾きが一定で歪1%につき0.035W/mK増加する結果が得られた。これより原型炉ブランケットの増殖材として有望なLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$について微小球充填層の有効熱伝導率を測定し、混合充填と荷重の及ぼす影響を初めて明らかにした。

報告書

Nuclear, thermo-mechanical and tritium release analysis of ITER breeding blanket

古作 泰雄; 黒田 敏公*; 榎枝 幹男; 秦野 歳久; 佐藤 聡; 佐藤 真一*; 大崎 敏雄*; 三木 信晴*; 秋場 真人

JAERI-Tech 2003-058, 69 Pages, 2003/06

JAERI-Tech-2003-058.pdf:5.86MB

ITERの増殖ブランケット設計は、中性子増倍材微小球充填層中にトリチウム増殖材微小球の管状充填層(BIT)を置く構造を採用している。設計は、遮蔽ブランケットと同一のモジュール支持構造と冷却マニフォールドを使用することを仮定したものである。本研究では、微小球充填層型増殖ブランケットに特有の設計課題である、トリチウム増殖性能核解析,トリチウム放出挙動解析,ペブル充填層を考慮した熱機械特性解析を実施し、設計が妥当であることを明らかにした。

報告書

Japanese contribution to the design of primary module of shielding blanket in ITER-FEAT

黒田 敏公*; 秦野 歳久; 三木 信晴*; 廣木 成治; 榎枝 幹男; 大森 順次*; 佐藤 真一*; 秋場 真人

JAERI-Tech 2002-098, 136 Pages, 2003/02

JAERI-Tech-2002-098.pdf:24.33MB

ITER-FEATの遮蔽ブランケット設計における日本での検討事項をまとめた。第一壁/遮蔽ブロックの熱・応力解析及び遮蔽ブロックの熱・流力解析を行い、遮蔽ブロックの一部に熱応力が過大となる箇所があること、また遮蔽ブロック内の流路で閉塞的な状態となっている箇所があることを指摘するとともに改善を提案した。つぎに、ソリッド要素を用いた3次元電磁力解析を行って、ディスラプション時にブランケットモジュールに生じる電磁力を求めるとともに、第一壁と遮蔽ブロック、また遮蔽ブロックと真空容器の接続構造の強度検討を行った。最後に、ブランケットへの主給排水管が真空容器内部に埋設された場合の水-水リーク検出システムについて検討した。

論文

安全とコストをてんびんに; 連続腐食測定天秤の開発

秦野 歳久

メインテナンス, 235(1), p.81 - 83, 2003/01

従来の腐食試験では環境中で重量測定をおこなうと天秤自身が腐食していまい、精度及び信頼性高いデータを得ることができない課題があった。その結果、試験を中断して別環境で重量測定し、断続データを取得してきた。その課題を克服するため分離機構と腐食試験装置の開発に取り組んだ。分離機構に磁性流体を用いて腐食と測定環境を同時に分離し、天秤センサー,加熱器,噴霧器から構成する腐食試験装置の開発に成功した。本稿では装置性能を実証する水蒸気腐食試験の実施例も含め紹介する。

論文

Development of Be/DSCu HIP bonding and thermo-mechanical evaluation

秦野 歳久; 黒田 敏公*; Barabash, V.*; 榎枝 幹男

Journal of Nuclear Materials, 307-311(2), p.1537 - 1541, 2002/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:66.91

ITER第一壁においてベリリウムとアルミナ分散強化銅の冶金的に接合した構造体が必要である。そこで熱伝導がよく、高い接合強度が得られる高温等方加圧接合法を適用することにした。しかし、直接接合すると熱膨張率の差及び接合面での脆い金属間化合物の生成により十分な性能を有する接合体が得られない問題があった。これらの問題を解決するために、応力緩和及び反応抑止を目的として第3金属を中間層として挿入する方法を考案した。中間層材質,中間層成膜方法,HIP条件等をパラメータに機械試験と金相観察により評価することによって、これらを最適化し良好な性能を発揮する二種類の接合方法を選定した。選定した条件は中間層にアルミ/チタン/銅、接合温度555$$^{circ}C$$と中間層に蒸着した銅、接合温度620$$^{circ}C$$である。さらにそれら接合体の熱負荷試験により性能を比較し、熱機械特性について考察した。

論文

Heat load rest of Be/Cu joint for ITER first wall mock-ups

内田 宗範*; 石塚 悦男; 秦野 歳久; Barabash, V.*; 河村 弘

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part2), p.1533 - 1536, 2002/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.23

ITER第1壁の開発を目的として、Al,Ti,Cuから成る中間層及びCu中間層を用いて製作したベリリウム/銅合金接合体の熱負荷試験を実施し、試験体の健全性を調べた。除熱性能を確認した後に、接合部温度が約200$$^{circ}$$Cとなる熱負荷条件(5MW/m$$^{2}$$)で15秒加熱,15秒冷却で1000回の熱サイクル試験を実施した。Al/Ti/Cu中間層の試験体は、1000回まで良好な除熱性能を維持したが、Cu中間層を用いた試験体は除熱性能の低下が見られた。試験後、接合部の断面を調べた結果、接合体のコーナー部の接合界面において剥離が確認され、これが熱伝導の低下を招いたものと推定された。

報告書

ITER遮蔽ブランケット用の実規模分離型第一壁パネルの製作

古作 泰雄; 黒田 敏公*; 秦野 歳久; 榎枝 幹男; 三木 信晴*; 秋場 真人

JAERI-Tech 2002-078, 58 Pages, 2002/10

JAERI-Tech-2002-078.pdf:19.38MB

ITER-FEATの遮蔽ブランケットでは、放射性廃棄物量の低減と製作コスト低減のために分離第一壁型の構造を採用し、電磁力を低減するために、多様なスリット構造を必要とする。本報告では、これまでに明らかにされていない、Be/DSCu/SS第一壁パネル及びSS遮蔽ブロックへのスリット加工技術についての技術開発、及び冷却チャンネル内蔵ベリリウムの第一壁パネル部分モックアップへの接合実証と、それらの成果を用いた実規模の分離型第一壁パネルの製作実証の結果を報告する。

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