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論文

${it In situ}$ magnetic measurements under neutron radiation in Fe metal and low carbon steel

高橋 正氣*; 菊池 弘昭*; 荒 克之*; 海老根 典也; 鎌田 康寛*; 小林 悟*; 鈴木 雅秀

Journal of Applied Physics, 100(2), p.023902_1 - 023902_6, 2006/07

 被引用回数:31 パーセンタイル:23.28(Physics, Applied)

低炭素鋼と純鉄について原子炉内で中性子照射中に磁気ヒステリシスのマイナーループを測定した。照射中の銅の析出と転位ループを調べるために、格子欠陥に非常に敏感なマイナーループの係数に注目した。その結果、低炭素鋼では、照射量の増加とともにマイナーループ係数が急増し、1$$times$$10$$^{19}$$cm$$^{-2}$$の照射量で最大値を示し、その後徐々に減少した。最大値の出現は、マトリックス中での銅の析出と転位ループが内部応力を増加させている一方で、転位の近傍で成長した銅析出物は転位の内部応力を補なっているという内部応力の2つのメカニズムの存在を示唆している。他方、純鉄では、マイナーループ係数は照射量とともに単調な増加を示した。

論文

14MeV加速器中性子直接問かけ法による固化廃棄体中核分裂性物質の高感度検出

春山 満夫; 荒 克之*; 高瀬 操*

日本原子力学会誌, 43(4), p.397 - 404, 2001/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:69.9(Nuclear Science & Technology)

加速器を用いたアクティブ中性子法において、従来の検出法では、核分裂性物質が廃棄体の中心部と最大半径部に存在する場合、100倍以上に達する非常に大きな位置検出応答差が発生し、定量精度及び信頼性を悪化させ、また、中心部の検出が不可能となったりするという問題があった。今回、これらの諸問題を一挙に解決できる新しい検出法(14MeV加速器中性子を廃棄物固体に直接問いかける検出法)を考案し、この検出特性について測定実験により確認するとともに、理論解析による検出原理の解明を行い、良い結果を得た。本稿では、今回提案する新検出法の独特な検出特性と固化廃棄体測定に対する有効性について、従来検出法と比較しながら述べる。

論文

磁気問いかけによる原子炉圧力容器の健全性評価と磁気解析の課題

荒 克之*; 海老根 典也

電気学会マグネティックス研究会資料 (MAG-01-55), p.1 - 6, 2001/03

原子炉圧力容器の経年劣化とその磁気的な手法による非破壊計測評価について述べ、それを実現していくうえで重要な課題の一つである「磁気問いかけ」で材料のヒシテリシス磁化特性を同定するという困難な問題を「磁気測定」と「磁界解析」との関係で議論し、それにかかわる研究開発課題についてレビューした。原子炉圧力容器は強磁性を示す低合金鋼で作られており、長期間の供用中に中性子の照射を受け機械的特性が劣化するとともに、その磁気的特性も変化する。そこで圧力容器鋼の磁気的特性の変化を非破壊的に測定し、その結果から圧力容器の材質劣化を評価しようとするのが磁気問いかけ法であり、そこでは磁界解析の支援が必要となる。

論文

原子炉構造体の経年変化の磁気的非破壊計測評価; 研究の現状

荒 克之*; 海老根 典也

電気学会マグネティックス研究会資料 (MAG-00-182), p.23 - 31, 2000/09

原子炉構造体の経年変化の非破壊計測評価の研究の現状を原研及び日本AEW学会の活動を中心にレビューした。原研では、原子炉圧力容器鋼の磁気的性質と機械的性質に良い相関があることに基づき、磁気問いかけ法が提案され、関連して圧力容器肉盛溶接部厚さ測定法、増分透磁率測定法が研究されている。また、日本AEM学会では、ラウンドロビン試験により、人工的に劣化させた鋼材のヒステリシス磁化特性、バルクハウゼン雑音測定などを行い、有効性を確認している。

論文

ヒシテリシス磁化曲線上の増分透磁率変化に基づく圧力容器鋼材の磁気・機械特性の評価

海老根 典也; 鈴木 雅秀; 荒 克之*

電気学会マグネティックス研究会資料 (MAG-00-195), p.45 - 48, 2000/09

原子炉圧力容器鋼の機械的特性の劣化を非破壊的に評価できる手法として、増分透磁率の変化曲線を用いる磁気的測定法の有効性を示すため実施した試験結果について報告する。直流のバイアス磁界を加えながら微小磁界を重畳させたトロイダル型試料鋼材の誘導電圧は増分透磁率とみなせ、これは、保磁力近傍で明瞭なピークを示し、ピーク間隔は、保磁力と非常によい相関がある。また保磁力と最大磁率はともに機械的特性ともよい相関がある。この結果に基づき、実用上有用な鋼板について非破壊計測を平面コイルと磁気ヨークを用いて実施した。その結果、本測定法は、試料鋼板の磁気特性及び機械的特性を反映することがわかり、有用な測定手法となると考えられる。

論文

平面コイルを用いた強磁性構造用鋼の材質変化の非破壊計測実験

海老根 典也; 荒 克之

電気学会マグネティックス研究会資料MAG-98-198, p.29 - 33, 1998/11

強磁性構造用鋼材の材質変化を磁気的に測定するために、平面コイルを用いた実験を行った。供試鋼材は、原子炉圧力容器用鋼(A533B)とマルテンサイト系ステンレス鋼(SUS410)である。1次・2次の構成とした平面コイルを、磁気ヨークの磁極直下に配置した。鋼材に磁気ヨークで直流バイアス磁界をかけながら、平面コイルの1次側で三角波の小さな磁界変動を与えた。その結果、平面コイルの2次側の出力電圧は鋼材の違いによる磁気特性変化を反映し、機械的特性と良い相関があることがわかった。この手法は、鋼材の材質変化の測定手法として応用できる可能性がある。

論文

磁気計測による圧力容器肉盛り溶接部厚さの測定法

海老根 典也; 荒 克之

日本応用磁気学会誌, 22(4-2), p.905 - 908, 1998/00

圧力容器肉盛溶接部厚さについて、非破壊的に磁気計測により測定する実験を行い、その測定法について検討した。圧力容器の板厚を模擬した鋼材に磁気ヨークを取り付て、磁化する過程での鋼材表面上の磁界分布を測定し、磁気ヨーク近傍の磁界分布の中央値と半値幅が肉盛溶接部厚さによってどう変化するのかを調べた。その結果、十分に磁化した状態では、起磁力で基準化した磁界の中央値は厚さに対して単調減少し、半値幅は単調増加する関係が得られた。圧力容器の鋼材を変えた場合にもこの関係が得られた。これにより、肉盛溶接部の厚さが、磁界分布の中央値及び半値幅から決定できることが分かった。

論文

A Nondestructive measuring method for assessment of material degradation in aged Reactor pressure vessels

海老根 典也; 荒 克之; 中島 伸也

Proc. of 9th Int. Symp. on Reactor Dosimetry, 0, p.785 - 792, 1998/00

原子炉圧力容器鋼材の経年劣化を非破壊的に計測評価するため、磁気問いかけ法を提案している。この方法は照射硬化と保磁力変化との間に良い相関があることを基本としている。そこで、圧力容器を局所的に磁化し、このときの圧力容器表面の磁界分布を計測解析し、これより圧力容器厚さの方向の保磁力分布を逆推定して、圧力容器の劣化状況を把握する。この方法との関連で、低合金鋼A533とステンレス鋼AISI410の磁気特性と機械特性との相関を調べ、硬さ、降伏強さと保持力、透磁率との間にはそれぞれ非常に良い相関関係があることを明らかにした。これより、磁気問いかけ法は有望な圧力容器劣化非破壊計測法であることも明らかとなった。

論文

Instrumentation and control systems of JRR-3M

佐藤 貢; 村山 洋二; 高柳 政二; 荒 克之

IAEA-TECDOC-973, 0, p.113 - 120, 1997/10

JRR-3Mの計装制御システムは中性子計装、プロセス計装、原子炉出力制御、原子炉保護、工学的安全設備始動およびプロセス的放射線モニタの各構成システムより成る。計装制御システムは十分な品質保証計画のもとに、現在の法規制、設計指針および設計規準にもとづいて設計され製作された。本システムの最大の特徴は大巾な計算機の導入である。この計算機システムはプロセス計算機と運転管理用計算機より構成されている。この計算機システムの導入により、原子炉オペレータの運転負担が大巾に軽減することができた。

報告書

磁場を用いた高速中性子エネルギースペクトロメータの実現性の検討

山岸 秀志; 荒 克之

JAERI-Research 97-063, 17 Pages, 1997/09

JAERI-Research-97-063.pdf:0.73MB

エネルギー計測範囲が8桁以上で、エネルギー計測誤差幅が$$pm$$10%以下の性能を有する高速中性子エネルギースペクトロメータの実現性について検討した。ここでは、磁場により反跳陽子の軌道を偏向、その変位からエネルギーを計測する原理に基づくスペクトロメータについて、磁場構造、磁場強度及び反跳陽子検出用スクリーンの幾何学的配置を最適設計するとともに、その性能について計算評価した。この結果、磁場を放射線形状に設計、スクリーンを80°の角度で配置し、磁束密度を6$$times$$10$$^{-4}$$~0.6[T]の範囲で走査することにより、最適な性能が得られることがわかった。本検討により、エネルギー計測範囲が0.1[eV]~100[MeV]の9桁で、エネルギー計測誤差幅が全計測範囲を通して$$pm$$9%以下の性能を有するスペクトロメータの実現の可能性を示すことができた。

論文

NUCEF計画; 燃料サイクル安全工学研究の現状と今後の展開

竹下 功; 前田 充; 三好 慶典; 大野 秋男; 岡崎 修二; 中島 健; 藤根 幸雄; 久保田 益充; 村岡 進; 荒 克之; et al.

原子力工業, 43(9), p.1 - 37, 1997/09

燃料サイクルバックエンドにおける安全性確保、技術の高度化を図ることを目的として進めているNUCEF計画は、施設の完成から4年目を迎えた。本特集は、NUCEFにおける臨界安全性研究、高度化再処理研究、TRU廃棄物管理研究のこれまでの研究成果及び今後の展開を概説するものである。1.NUCEF計画の概要、2.STACYによる実験、その研究成果、3.TRACYによる実験、その研究成果、4.BECKYによる実験、その研究成果と今後の計画、5.研究協力の現状と今後の計画、6.今後のNUCEF計画の展開

論文

圧力容器肉盛り溶接部厚さの非破壊計測実験

海老根 典也; 荒 克之

電気学会マグネティックス研究会資料, p.37 - 41, 1997/07

圧力容器肉盛り溶接部厚さの非破壊計測について、磁気的手法で測定する実験を行い、検討した。圧力容器の板厚を模擬した鋼材に磁気ヨークを取り付けて、磁化する過程での鋼材表面の磁界分を測定し、磁気ヨークの磁極近傍の磁界分布の中央値と半値幅が肉盛り溶接部厚さによってどう変化するかを調べた。その結果、十分磁化した状態では、起磁力で正規化した磁界の中央値は厚さに対して単調減少し、半値幅は単調増加する関係が得られた。圧力容器の鋼材を変えた場合にもこの関係が得られた。これより、肉盛り溶接部の厚さが、磁界分布の中央値及び半値幅から決定できることが分かった。

論文

A Possible device for selective detection of magnetic field sources using superconducting and ferromagnetic cylinders

坂佐井 馨; 荒 克之

Review of Scientific Instruments, 68(4), p.1739 - 1742, 1997/04

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

磁束源としての磁気ダイポールを選択的に検出するため、超伝導及び強磁性体円筒からなる体系について考察した。超伝導円筒はしゃへい電流がループ状に流れるのを防ぐため、その側面に電気絶縁層が施してある。円筒の中に入れられたセンサの受ける磁界を静磁界解析により計算した。その結果、磁気ダイポール1個の場合の半値幅は、円筒のない場合で3.85cm、ある場合では2.09cmとなり、分解能が改善されることがわかった。このシステムを応用することにより、金属の非破壊検査が可能になると考えられる。

論文

Development of an ECT probe having exciting coils in the shape of parallelograms

海老根 典也; 竹内 信次郎*; 荒 克之

Electromagnetic Nondestructive Evalution, 0, p.223 - 230, 1997/00

渦電流探傷法はPWRのSG伝熱細管の検査に使用されているが、円周方向の傷に対して感度が低いことが問題とされ、いくつかの機関で問題解決のための研究開発が行われている。筆者らは、平行四辺形型の励振コイルとその周辺に信号検出用の差動コイル群を配置した新しい渦電流探傷プローブを提案し、その開発試験を進めている。平行四辺形の斜めに走る側辺部では斜め方向の渦電流が形成されるため、円周方向およびタテ方向の傷のいずれに対しても感応し、かつ傷検出に対する空間的な死角を有さない。試作試験の結果、円周方向及びタテ方向傷に対して共に検出感度を有し、また直径0.5mmの微小傷に対しても十分な検出感度を有することがわかった。また、励振周波数を20kHz程度に低くすることで、外面傷に対しても検出感度を有することがわかった。

論文

原子炉圧力容器の経年劣化非破壊計測法の提案,その2

海老根 典也; 荒 克之

MAG-96-265, 0, p.11 - 24, 1996/12

筆者らは先に原子炉圧力容器の経年劣化を非破壊的に計測評価する方法として、「磁気問かけ法」を提案した。その可能性について、これまで、いくつかの実験と計算機シミュレーションを通して検討を進めてきた。これらの結果をふまえて、磁気問かけ法の妥当性と今後の研究課題を検討した。磁気問かけ法は圧力容器低合金鋼の保磁力を非破壊的に計測し、それより経年劣化(照射硬化・ぜい化)を評価するものである。そこで、圧力容器鋼材の磁気特性と機械特性の相関を調べた結果、保磁力および透磁率は機械的硬さおよび引張り強度との間に良い相関があることがわかった。また、圧力容器厚さ方向の保磁力分布計測にはサイズの異なる2つの磁気ヨークを用いることで計測できる可能性が確認された。肉盛り溶接部の厚さは、磁気問かけ法の実施過程で非破壊的に計測できることが計算機シミュレーション実験で確認できた。

論文

New method of nondestructive measurement for assessment of material degradation of aged reactor pressure vessels

荒 克之; 海老根 典也; 中島 伸也

J. Pressure Vessel Technol., 118(4), p.447 - 453, 1996/11

 被引用回数:13 パーセンタイル:34.4(Engineering, Mechanical)

原子炉圧力容器の照射劣化を非破壊的に計測するために、新しい方法として「磁気問いかけ法(MIM)」を提案した。本手法は圧力容器の照射誘起硬化と磁気保磁力の間に良い相関があることに着目したものである。圧力容器の局部を肉盛り溶接部を通して磁化し、そのときの圧力容器表面の磁界分布を計測する。この計測分布パターンから圧力容器鋼材部の厚さ方向の保磁力分布を逆推定する。この逆推定には静磁界解析と最適パラメータ推定手法を用いる。推定された保磁力分布から圧力容器の硬化分布、劣化分布に関する重要な情報を引き出す。

報告書

乱れ磁束検出型渦電流探傷プローブの開発と基本特性

海老根 典也; 竹内 信次郎*; 荒 克之

JAERI-Research 96-058, 25 Pages, 1996/10

JAERI-Research-96-058.pdf:0.99MB

欠陥の方向性によらず探傷可能な渦電流探傷プローブの開発を目的として、欠陥によって発生する磁束の乱れ成分のみを効果的に検出する方法を提案した。本方法は、励磁コイルによって作られる磁界の空間分布の対称性が欠陥の存在によって乱されることに着目し、乱れ成分のみを検出する手法である。プローブは、励磁磁界を発生させる平面コイルと、欠陥による磁束の乱れ成分を検出する差動型コイルで構成される。平面コイルの形状を磁場分布の測定を基に平行四辺形平面コイルとした探傷プローブを試作し、平板上の模擬欠陥について探傷試験を行い本方法の有用性について示した。

論文

Development of a directional neutron detector for neutron emission profile monitor

金子 純一; 片桐 政樹; 池田 裕二郎; 荒 克之; 井口 哲夫*; 中沢 正治*

KEK-Proceedings 96-4, 0, p.259 - 263, 1996/07

一般的な中性子発生プロファイルモニターでは、巨大な中性子マルチチャンネルコリメータが必須のため、空間的制限の多い炉心近傍に十分な数の視線数・視点数を確保することが難しい。そのため中性子発生密度分布再構成結果が精度的に問題をもつことが有る。本研究では検出器自体に指向性を持たせ、積極的に中性子マルチチャンネルコリメータを省略又は大幅な小型・計量化をはかる方法を実験的に検討した。検出器を試作し、2.4-MeV、核分裂、14-MeV中性子に対する応答関数測定を行った結果、本検出器が指向性を持つことを確認した。14-MeV中性子に対してはエネルギーしきいを設けるだけですみ、2.4-MeV、核分裂中性子に対して立ち上り波形弁別により反跳陽子信号を高$$gamma$$線ノイズ中から分離出来た。

論文

Reconstruction of plasma current profile of tokamaks using combinatorial optimization techniques

岸本 牧; 坂佐井 馨; 荒 克之; 藤田 隆明; 鈴木 康夫*

IEEE Transactions on Plasma Science, 24(2), p.528 - 538, 1996/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:95.04(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマクにおける磁界計測は、内部インダクタンス等を求めるために必要なプラズマ電流分布に関する重要な情報を与える。ところが磁界計測のみからプラズマ電流分布再構成をするのは、解が一意に決まらない問題である。本研究では、磁界計測データからのトカマクプラズマ電流分布構成問題を、真空容器断面への電流最適配置化問題とみなし、この組み合せ最適化問題を解く手法として、遺伝的アルゴリズムを用いた手法とホップフィールド型ニューラルネットワークと遺伝的アルゴリズムの結合手法の2つの方法を用いた。そしてこれらの手法をトカマク型核融合装置JT-60Uのダイバータプラズマに適用し、従来プラズマ電流プロファイル再構成手法として一般的に用いられている平衡コードによって得られたものと非常に良い一致が得られた。

論文

原子力開発における磁気センシング

荒 克之

平成8年電気学会全国大会講演論文集, 0, p.S8.33 - S8.36, 1996/03

原子力開発における磁気センシングについて、磁性材料と放射線の影響、磁気センシングの環境条件、原子炉における磁気センシング、原子炉内実験における磁気センシング、核融合プラズマ実験における磁気センシングについてレビューした。磁性材料については耐放射線性および耐熱性から永久磁石にはアルニコ系、軟磁性材料にはSi-Fe系およびマルテンサイト系ステンレス鋼が使われる。原子炉の磁気センシングにはPWRの制御棒位置検出器がある。原子炉内実験ではいろいろなタイプのセンサが、温度、変位、流量等の計測に使われている。FBRでは液体Naのレベル、流量等の計測に利用されている。核融合プラズマ実験では磁気プローブによるプラズマの等磁界面の計測、プラズマ電流プロファイルの計測が行われる。

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