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論文

ジルカロイ-2/SUS316Lステンレス鋼の摩擦圧接継手の性能評価

北岸 茂; 斎藤 隆; 菊地 泰二; 遠藤 泰一; 土谷 邦彦

日本機械学会論文集,A, 78(788), p.564 - 570, 2012/04

材料試験炉(JMTR)で実施する燃料照射試験のための照射キャプセルの技術開発の一環として、摩擦圧接法によるジルカロイ-2(Zry-2)/SUS316L継手の製作性試験を行い、接合条件を決定するとともに、接合界面の特性評価及び継手性能を評価した。まず、摩擦時間を変更した継手の機械的特性の影響を明らかにした。次に、その接合条件で製作した継手について、断面マクロ観察,元素分析及び硬さ分布測定を行い、継手の接合界面部の熱影響及び元素分布を明らかにした。また、高温引張試験,ヘリウム漏れ試験及び水圧バースト試験を行い、燃料照射試験で使用する条件における継手の健全性を明らかにした。

報告書

燃料照射試験用再計装機器のメカニカルシール機構の開発

井上 修一; 山浦 高幸; 斎藤 隆; 石川 和義; 菊地 泰二; 相沢 静男; 土谷 邦彦

JAEA-Technology 2009-076, 33 Pages, 2010/03

JAEA-Technology-2009-076.pdf:18.29MB

材料試験炉(JMTR)では、シュラウド照射装置「OSF-1」や沸騰水キャプセルを用い、発電炉で使用された燃料試料の出力急昇を伴う照射試験を数多く行った。同燃料照射に用いる燃料試料には、遠隔で行う溶接により、熱電対やFPガス圧計のような再計装機器を直接取付けられていた。本開発では、再計装機器の利用効率の向上を図ることを目的に、従来の溶接の代わりに当該機器の再使用を可能にする機械的な接続方法、すなわち「メカニカルシール機構」を考案し、その構造の設計,試作及び確証試験を行った。試作したメカニカルシール機構の試験体は、各種確証試験において良好な結果を示し、再計装機器の再利用が可能となる見通しを得た。

報告書

実験炉組合せ照射(JRR-3⇔常陽)及びホット施設(WASTEF,JMTRホットラボ,MMF,FMF)の作業計画と作業報告; 長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発

松井 義典; 高橋 広幸; 山本 雅也; 仲田 祐仁; 吉武 庸光; 阿部 和幸; 吉川 勝則; 岩松 重美; 石川 和義; 菊地 泰二; et al.

JAEA-Technology 2009-072, 144 Pages, 2010/03

JAEA-Technology-2009-072.pdf:45.01MB

日本原子力研究開発機構は、平成17年10月に日本原子力研究所と核燃料サイクル開発機構との統合によって誕生した。この統合を最大限に利用したプロジェクトが、旧電源開発促進対策特別会計法及び特別会計に関する法律(エネルギー対策特別会計)に基づく文部科学省からの受託事業「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」である。この「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」において、材料の照射損傷評価指標の確立に重要な、世界で類のない、高速実験炉「常陽」と研究用原子炉であるJRR-3を利用した組合せ照射材を平成18年から平成19年の約2年間の短期間で取得した。本報告は、これら常陽,JRR-3の実験炉施設及びWASTEF, JMTRホットラボ,MMF, FMFのホット施設を利用した組合せ照射における作業計画から作業結果及び照射試験における照射温度と照射量の評価をまとめたものである。

報告書

トリチウムを含んだ照射試験体のJMTR炉心からの取出試験

冨田 健司; 土谷 邦彦; 小沼 勇一; 井上 修一; 渡邊 浩之; 斎藤 隆; 菊地 泰二; 林 君夫; 北島 敏雄

JAEA-Technology 2008-036, 61 Pages, 2008/06

JAEA-Technology-2008-036.pdf:7.47MB

材料試験炉(JMTR)を照射場として、トリチウム増殖材(Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$)微小球充填体を装荷した照射試験体を用いた第2期照射試験(ORIENT-II,JMTRキャプセル名:99M-54J)の終了に伴い、JMTR炉心からの照射試験体の取出方法の検討及び取出試験を行った。まず、照射試験体,スイープガス配管,接続箱・保護管等に残留するトリチウムの除去試験を行うとともに、微小球を充填した充填体の配管からのトリチウム漏洩を防止するための閉止栓の溶封試験を行った。次に、得られた試験結果に基づき、照射試験体の取出方案を策定し、試験体の取出試験を行った。本報告書は、Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$微小球充填体を装荷した照射試験体の取出しに備えて行った、トリチウム除去に関する特性試験及び閉止栓の溶封試験結果、並びに、照射試験体の取出し試験及びそこから得られた知見についてまとめたものである。

報告書

均一照射キャプセル開発のための試験報告

菊地 泰二; 石川 和義; 松井 義典; 板橋 行夫

JAERI-Tech 2004-043, 21 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-043.pdf:2.73MB

JMTRにおける原子炉材料の照射試験は、常に高い精度の照射温度,中性子照射量及び中性子スペクトルを要求されている。一般的な要求は、JMTRの最良な照射孔を選ぶことで対応している。しかし、より正確に行うためには、特殊な機構を持ったキャプセルを製作する必要がある。反射領域の照射の場合、中性子照射量は、キャプセル部品の中性子減衰により、炉心側と反対側では20$$sim$$30%の差が生じる。この照射量の不均一を緩和するため、サイクル間で遠隔による試料容器を反転させる構造とした。期待する中性子スペクトル(高速中性子/熱中性子の比)を得るために、核計算コードによってカドミウムの厚さを計算した。カドミウムは熱中性子を吸収する材料である。そのため、試料容器外側に必要な厚さのカドミウムめっきを施した。本報告では、反転機構を設けた均一照射キャプセルについて、(1)各種基礎試験,(2)その結果及び(3)実際の照射試験の評価結果について報告する。

報告書

スイープガスライン閉止栓の開発

菊地 泰二; 山田 弘一*; 齋藤 隆; 中道 勝; 土谷 邦彦; 河村 弘

JAERI-Tech 2004-026, 28 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-026.pdf:2.06MB

トリチウム増殖材の照射試験は、照射試験後に内部のトリチウム増殖材を取り出し、各種照射後試験が実施される。照射試験体を切断する際には、トリチウム増殖材装荷部からはトリチウムガス再放出が考えられること、また、切断時にスイープガス配管内にカナル内の水が流れ込まないようにする必要があることなどから、スイープガス配管を閉止する必要がある。しかしながら、スイープガス配管の閉止に際しては、中性子照射の影響や非常に小さい装荷スペース及び高い密封性能に加えて、簡便な操作方法にする必要があること等の諸要求条件から、既存のバルブやプラグ等を用いることができない。そのため、上記条件に適合する閉止栓を検討する必要がある。本書では、照射試験体切断時にスイープガス配管を閉止するための閉止栓の開発及び実際の照射試験体切断における閉止栓の操作要領について報告する。

報告書

内部を加圧した照射用被覆管試験片の製作

磯崎 太*; 菊地 泰二; 井岡 郁夫; 石川 和義; 平田 雄二*

JAERI-Tech 2002-074, 22 Pages, 2002/09

JAERI-Tech-2002-074.pdf:4.98MB

IASCC照射クリ-プ等にかかわる照射試験研究の一環として、被覆管内部にガスを加圧して溶封する照射用試験片(圧力管試験片)の製作を行うことになった。本圧力管試験片は、外径7mm,肉厚0.5mmの被覆管内部にヘリウムガスを加圧封入して溶接により密封構造とするものである。この製作にあたっては、高圧下での密封溶接という技術的課題があり、研究スケジュ-ルとの関係から圧力管試験片の製作期間の短縮とコストの低減を考慮に入れて検討を行い、既存設備を応用した簡便で短期間に製作出来る手法の考案とモックアップ試験での作業手順を確認し、被覆管内部に最大で5.5MPaのガスを加圧して溶封を行える技術を確立した。また、製作した圧力管試験片は原子炉での照射試験により、中性子照射と内圧力の影響からクリ-プ変形が発生して寸法の微小変化が予測されるため、照射前後において外径寸法を高精度で測定する必要がある。そのための高精度自動測定法としてレ-ザ測定器と旋盤を組み合わせた外径寸法測定を行い、測定精度0.01$$mu$$mで測定する方法を確立した。

報告書

IASCC研究用飽和温度キャプセルの製作

石川 和義; 菊地 泰二; 磯崎 太*; 井上 広己; 大場 敏弘; 松井 義典; 齋藤 隆; 中野 純一; 辻 宏和

JAERI-Tech 2002-061, 69 Pages, 2002/08

JAERI-Tech-2002-061.pdf:12.21MB

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)に関する研究は、軽水炉の高経年化対策にかかわる重要課題であり、その現象を解明するためには、照射,環境,応力の複合作用における発生機構を明らかにする必要がある。このような状況から、IASCC研究における照射試験を材料試験炉(JMTR)で行うため、飽和温度キャプセルを製作した。飽和温度キャプセルは炉外の水環境制御装置から沸騰水型原子炉(BWR)の炉心環境を模擬した水質及び水温の高圧水を通水しながら照射試験を行う照射リグである。本報告は、(1)この飽和温度キャプセルの設計・製作にあたっての技術的検討課題を抽出し,(2)この課題についての各種試験を行い,(3)その結果を反映させて実施したキャプセル組立及び検査について述べたものである。

報告書

光ファイバ貫通部のシール技術の開発; ハンダ付けシール及び銀ロー付けシール

松井 義典; 菊地 泰二; 角田 恒巳

JAERI-Tech 2002-060, 23 Pages, 2002/08

JAERI-Tech-2002-060.pdf:4.42MB

JMTRにおける最近の照射では、計装線に光ファイバを利用した照射試験が増加しつつある。これは、光ファイバの信号伝達が原子炉内のノイズの影響を受けにくいこと、最近の研究により耐放射線性に優れたものが開発されてきていることが大きな要因である。照射キャプセルでは計測線を取り出す場合、キャプセル本体の貫通部を完全にシールする必要があり、光ファイバも例外ではない。光ファイバ貫通部のシールについては信頼性の問題があったので、信頼性の向上のため、深海用光ケーブルのシールに使用されているハンダ付けシール及びその応用である銀ロー付けシールについて炉外試験を実施し、良好な結果が得られた。このため、実際の照射キャプセルにハンダ付けシールを用い、JMTRで5サイクル(約3000時間)の照射を実施した。この結果、シール性能の劣化は見られず、シールの信頼性が確認された。

論文

ゴム系Oリングを使用したHeガスの透過漏洩抑制法

大場 敏弘; 井上 広己*; 菊地 泰二; 高 勇; 千葉 雅昭; 石川 和義; 津田 和美*; 武山 友憲; 磯崎 太*; 照沼 勲*; et al.

NIFS-MEMO-36, p.121 - 124, 2002/06

原子力機器である容器等は厳重な機密性が要求されることから、これらの容器に対して極めて精度の高い漏洩検査が実施され、健全性の確認が行われている。この精度の高い検査法として、透過性の高いヘリウムガスを使用するヘリウム漏洩検査法が広く利用されている。しかし、このヘリウムガスは透過性が高いために漏洩検査のシール材として用いられるゴム系Oリングを透過漏洩して、検査を妨害する要因となる場合もある。著者等は、この問題を回避するためにゴム製Oリングを二重に装着する方法を考案し、この方法について実験を行った。その結果、予測を遥かに上回る透過漏洩の遅延現象が観察され、この現象を解析した。この結果、フランジに二重に装着したOリング間の空間の存在が、ヘリウムガスの透過漏洩を抑制する極めて有効な作用をすることがわかった。

論文

JMTRにおける再照射技術の開発

松井 義典; 井手 広史; 板橋 行夫; 菊地 泰二; 石川 和義; 阿部 新一; 井上 修一; 清水 道雄; 岩松 重美; 渡辺 直樹*; et al.

UTNL-R-0416, p.5_1 - 5_10, 2002/03

原研では他の原子炉等で照射された材料試料をさらにJMTRで照射する、いわゆる再照射技術を平成6年度から開発してきた。この再照射技術を適用して、平成11年度から軽水炉圧力容器鋼材の中性子照射脆化に対する焼鈍効果の研究のための照射がJMTRで計画された。この照射計画では再照射の機能に加え、照射途中での試料の交換が必要なため、平成11年から試料交換を可能にするためのキャプセル端栓構造の設計と試験を開始するとともに、キャプセルの設計を行った。また、その他のキャプセル製作に必要となる種々の技術についても平成12年8月までに全ての開発試験を終了した。上記再照射試験用のキャプセル(再照射キャプセル)の製作は平成13年8月に完了し、平成13年10月からJMTRにおいて1回目の照射を行い、平成14年1月に照射された試料の焼鈍を実施した。その後、1月から2月にかけて試料の一部交換を実施し、3月からは2度目の照射を開始している。本報では、再照射技術の実用例として、本照射試験に用いているキャプセルの構造及び開発試験,照射及び焼鈍作業の結果、試料交換作業等について報告する。

論文

Post-irradiation annealing and re-irradiation technique for LWR reactor pressure vessel material

松井 義典; 井手 広史; 板橋 行夫; 菊地 泰二; 石川 和義; 阿部 新一; 井上 修一; 清水 道雄; 岩松 重美; 渡辺 直樹*; et al.

KAERI/GP-195/2002, p.33 - 40, 2002/00

最近の軽水炉圧力容器材の照射損傷研究では中性子照射効果の焼鈍による回復効果の研究が行われており、JMTRを用いた照射試験と照射済試料の焼鈍さらに焼鈍後の照射効果の研究が計画された。このため、材料試験炉部では照射後に試料の焼鈍と交換を行い、その後、さらに再照射が可能なキャプセルを開発した。本再照射キャプセルの開発には、交換可能な内部キャプセルから延びた熱電対のシース線の接続を着脱可能にするための気密コネクタと、試料交換のためのキャプセル底部プラグに使用するメカニカルシールの技術開発が必要であった。開発・製作した再照射キャプセルによる照射試験は、照射されたキャプセルのカナルでの取扱いやホットセル内での遠隔操作による試料交換を計画通り実施でき、再照射の際の試料温度も目標範囲を満足するなど、開発目標を達成することができた。

報告書

多重Oリング装着によるヘリウムガスの透過漏洩抑制

大場 敏弘; 菊地 泰二; 高 勇; 磯崎 太*; 千葉 雅昭; 石川 和義; 井上 広己*; 照沼 勲*; 沢辺 正樹*; 津田 和美*; et al.

JAERI-Tech 2001-067, 29 Pages, 2001/11

JAERI-Tech-2001-067.pdf:1.93MB

原子力関連機器の気密漏洩検査としてヘリウム漏洩検査が行われているが、この検査においては検査箇所の気密を維持するためにシール用ガスケットとしてゴム製のOリングが使用される。一方、ヘリウムは透過性が強いため該Oリングをも透過漏洩し、漏洩検査時にこのヘリウムが検出され検査が阻害される問題がある。この問題を回避するためにOリングを2重に装着してヘリウムをシールする方法を考案し、ヘリウム透過漏洩量の時間変化の測定試験を行った。この結果、2重に装着したOリング間の空間の存在がOリングを透過して漏洩するヘリウムを抑制するうえで極めて有効であることが確認された。

報告書

アルミニウム被覆カドミウム薄肉円筒中性子吸収体の製作

武山 友憲; 千葉 雅昭; 磯崎 太*; 雨澤 博男; 板橋 行夫; 菊地 泰二; 小田部 芳清*; 平田 雄二*; 高 勇; 大場 敏弘

JAERI-Tech 2001-024, 32 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-024.pdf:4.41MB

中性子スペクトル調整型キャプセルの製作にあたり、試料に高速中性子のみを照射する目的で、熱中性子吸収材であるカドミウムのアルミニウム被覆密封薄肉円筒を製作した。核設計、熱設計上からの要求は、カドミウムの肉厚5.5mm,内径23mm,全長750mm,アルミニウム被覆肉厚0.7mmであり、カドミウムの表面に酸化膜があってはならない、アルミニウム被覆は全面においてカドミウムと密着していることであった。この仕様を満足するため鋳造によって製作した。酸化を防止するためとカドミウムは特定化学物質であるため、真空溶液鋳造装置を製作して鋳造を行った。

論文

In-pile and post-irradiation creep of type 304 stainless steel under different neutron spectra

倉田 有司; 板橋 行夫; 三村 英明*; 菊地 泰二; 雨澤 博男; 島川 聡司; 辻 宏和; 新藤 雅美

Journal of Nuclear Materials, 283-287(Part.1), p.386 - 390, 2000/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:63.95

ひずみのその場測定を行う照射下単軸クリープ試験によれば、クリープ変形の過程を詳細に調べることができる。タイプ304ステンレス鋼を用いて、異なる中性子スペクトルのもとで、照射下及び照射後クリープ試験を行った。照射後クリープ試験では、JMTRの通常スペクトル、高熱中性子スペクトル、熱中性子シールドスペクトルのもとで、はじき出し損傷率は約2dpa、ヘリウム生成量はそれぞれ、3appm,15appm,1appmまで550$$^{circ}C$$で照射した後、550$$^{circ}C$$でクリープ試験を行った。照射下クリープ試験は、高熱中性子スペクトル及び熱中性子シールドスペクトルのもとで、550$$^{circ}C$$で実施した。中性子スペクトルの違いは、照射後クリープ特性には、ほとんど影響が認められなかった。これに対し、照射下クリープ挙動には、明らかな中性子スペクトル効果が認められ、高熱中性子スペクトルのもとでクリープ変形が加速された。

論文

Characterization of Nb-1%Zr/SS304 joints fabricated by friction welding

土谷 邦彦; 河村 弘; 菊地 泰二

Interface Science and Materials Interconnection, p.455 - 458, 1996/00

摩擦圧接法は、異種材接合において最も一般的な接合方法である。JMTRにおいて、照射キャプセルの圧力バンダリのような構造物として、摩擦圧接法により製作した種々の材料とステンレス鋼との接合技術開発が行われている。ニオブは、低放射化材として有望視されている。本研究では、Nb1%Zr/SS304接合材を摩擦圧接法により製作し、その接合材の特性評価を行った。評価項目としては、引張強度、ねじり疲労、バースト、硬さ、金相観察及びXMA分析を行った。Nb1%Zr/SS304接合材の引張強度及び疲労強度は、Nb1%Zr合金母材の強度と同等な強度が得られた。また、破断部もNb1%Zr合金母材部であった。金相及びXMA分析から、反応層は小さく、各元素は接合部界面で変化した。以上の結果、摩擦圧接法により製作したNb1%Zr/SS304接合材は、十分使用できることが明らかとなった。

報告書

摩擦圧接法によるニオブ合金/ステンレス鋼異材継手の開発,1

菊地 泰二; 河村 弘

JAERI-M 88-150, 30 Pages, 1988/08

JAERI-M-88-150.pdf:1.85MB

ニオブ合金とステンレス鋼を継なぐ場合、従来はニクロブレージング法により行っていた。しかしながら、ブレージング部の強度は、母材の強度に比べて劣る。そこで摩擦圧接法を利用してニオブ合金(Nb-1%Zr)とステンレス鋼(SUS304)との異種金属継手材の試作開発を行った。摩擦圧接箇所の各種強度試験(常温、300$$^{circ}$$C、500$$^{circ}$$Cおよび700$$^{circ}$$Cの引張試験、ねじり疲労試験、バースト試験)、金相観察およびXMA観察を実施した。その結果、この摩擦圧接継手材の機械的強度は、ブレージング部の強度よりも強く、ほぼ母材に匹敵する値が得られ、継手材としての使用に耐えられる特性を有していることが明らかになった。

口頭

寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発,2; 実炉組合照射(JRR-3$$Leftrightarrow$$常陽)及びホット施設(WASTEF, JMTR-HL, MMF, FMF)作業の計画と実施

松井 義典; 鍋谷 栄昭; 楠 剛; 高橋 広幸; 相沢 雅夫; 仲田 祐仁; 沼田 正美; 宇佐美 浩二; 遠藤 慎也; 伊藤 和寛; et al.

no journal, , 

「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」の研究の中で、研究炉「JRR-3」及び高速実験炉「常陽」の両炉を用いて、各原子炉の特徴を活かした単独照射材及び相互の組合せ照射材を得るため、東海,大洗のホット試験施設を含めた計画及びH18年度の実施分について報告する。

口頭

原子炉反射体要素の割れに関する放射線透過試験

前田 彰雄; 大山 光樹; 菊地 泰二

no journal, , 

日本原子力研究開発機構原子力科学研究所の研究用原子炉JRR-4において、平成19年12月に炉心を構成する反射体要素1体のアルミニウム製容器溶接部に割れが発見された。本反射体要素を解体調査の結果、アルミニウム製容器溶接部割れの発生は黒鉛反射材の高速中性子照射に伴う照射成長による膨張が原因と判断された。よって使用を想定していた反射体要素33体について、黒鉛反射材の膨張量を把握し、今後の継続使用の良否を判断する目的から、放射線透過試験を実施した。本発表は、高放射線量下で実施した放射線透過試験の撮影方法等について報告する。

口頭

長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発,2; 実炉組合照射(JRR-3$$Leftrightarrow$$常陽)及びホット施設(WASTEF, JMTR-HL, MMF, FMF)作業の報告

松井 義典; 高橋 広幸; 市瀬 健一; 宇佐美 浩二; 遠藤 慎也; 岩松 重美; 米川 実; 伊藤 和寛; 山本 雅也; 曽我 知則; et al.

no journal, , 

平成18年度から文部科学省の受託事業として「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」を実施している。この研究開発において、材料の照射損傷評価指標の確立に重要な照射材を高速炉の常陽と研究炉のJRR-3との相互組合せ照射により、約2年間の短期間で取得した。この常陽及びJRR-3の照射を実施するにあたり、日本原子力研究開発機構の大洗研究開発センター及び原子力科学研究所の各原子炉施設及び各ホット施設(WASTEF, JMTR-HL, MMF, FMF)を利用する全体計画,各施設作業及び照射結果等について報告する。

口頭

長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発,3; WASTEFを利用したJRR-3再照射用キャプセルの組立・解体技術

宇佐美 浩二; 市瀬 健一; 沼田 正美; 遠藤 慎也; 小野澤 淳; 高橋 広幸; 菊地 泰二; 石川 和義; 吉川 勝則; 仲田 祐仁; et al.

no journal, , 

「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」において、材料の照射損傷評価指標の確立に必要な常陽-JRR-3組合せ照射試料を取得するため、ホット試験施設(WASTEF:$$underline{Wa}$$ste $$underline{S}$$afety $$underline{Te}$$sting $$underline{F}$$acility)を利用したJRR-3再照射用キャプセルの組立技術を開発し、世界初の実炉組合せ照射を可能とした。

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