Practical effects of pressure-transmitting media on neutron diffraction experiments using Paris-Edinburgh presses

服部 高典; 佐野 亜沙美; 町田 真一*; 大内 啓一*; 吉良 弘*; 阿部 淳*; 舟越 賢一*

High Pressure Research, 40(3), p.325 - 338, 2020/09

https://doi.org/10.1080/08957959.2020.1782899

パリエジンバラプレスを用いた中性子回折実験における圧力伝達媒体の実際的な影響を調べるために、種々の圧力媒体(Pb, AgCl,常温および高温の4:1メタノールエタノール混合液(ME), N, Ar)を用いてMgOの回折パターンを約20GPaまで測定した。MgO 220回折線の線幅から見積もった試料室内の静水圧性は、Pb, AgCl, Ar,室温ME混合液, N, 高温MEの順に良くなる。これは、これまでのダイヤモンドアンビルセルを用いた結果と異なり、高圧下で固化した後も常温MEはArより高い性能を示す(パリエジンバラプレスで用いられたアンビルの窪みの効果と思われる)。これらの結果とより高い性能が期待されるNeが強い寄生散乱をだしてしまうこととを考えると、約20GPaまでの中性子実験においては、ME混合液(できれば高温が良い)が最良の圧力媒体であり、アルコールと反応する試料には液体Arで代替するのが良いことが明らかとなった。

Effect of gauge volume on strain measurement in rock materials using time-of-flight neutron diffraction

阿部 淳*; 関根 孝太郎*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 相澤 一也

Physica B; Condensed Matter, 551, p.283 - 286, 2018/12

https://doi.org/10.1016/j.physb.2018.01.062

Our previous neutron diffraction measurements investigated strain accumulation mechanism(s) in rock materials under uniaxial compression. This technique, when applied to metallic materials, is suffered by surface effects, gauge volume size effects, and/or incident beam divergence that induce pseudo-strain. Knowledge of the pseudo-strain is therefore necessary for precise evaluation of strain value in a stressed rock material. This work investigated the effects of gauge volume and incident neutron beam divergence on pseudo-strain in rock materials via neutron diffraction experiments performed on three types of sandstone. Spurious peak shifts appeared depending on the gauge volume or incident neutron beam divergence. These peak shifts were inferred to be derived from the difference between a neutron-weighted center of gravity position and a geometric center of the gauge volume position. However, changing the gauge volume height did not cause shift in the peak position.

超高圧中性子回折装置PLANETで何ができるか?

服部 高典; 佐野 亜沙美; 町田 真一*; 阿部 淳*; 舟越 賢一*; 岡崎 伸生*

日本結晶学会誌, 59(6), p.301 - 308, 2017/12

https://doi.org/10.5940/jcrsj.59.301

PLANETは、高圧実験専用の中性子ビームラインである。J-PARCの強力な中性子源と飛行時間型粉末中性子回折用に設計された高圧デバイスを組み合わせることにより、0-20GPaおよび77-2000Kの広い温度圧力範囲にわたって、結晶、液体および非晶質固体の精密な構造解析が可能になる。このビームラインは、地球物理学, 惑星科学, 物理学, 化学における様々な研究に有効である。本稿では、ビームラインを概説し、PLANETで得られた最新の結果を紹介する。

Martensite phase stress and the strengthening mechanism in TRIP steel by neutron diffraction

Harjo, S.; 土田 紀之*; 阿部 淳*; Gong, W.*

Scientific Reports (Internet), 7(1), p.15149_1 - 15149_11, 2017/11

AA2017-0453.pdf:3.62MB

https://doi.org/10.1038/s41598-017-15252-5

Two TRIP-aided multiphase steels with different carbon contents were analyzed in situ during tensile deformation by time-of-flight neutron diffraction to clarify the deformation induced martensitic transformation behavior and its role on the strengthening mechanism. The difference in the carbon content affected mainly the difference in the phase fractions before deformation, where the higher carbon content increased the phase fraction of retained austenite (). However, the changes in the relative fraction of martensitic transformation with respect to the applied strain were found to be similar in both steels since the carbon concentrations in were similar. The stress contribution from martensite was observed increasing during plastic deformation while that from bainitic ferrite hardly changing and that from decreasing.

Release of radioactive materials from high active liquid waste in small-scale hot test for boiling accident in reprocessing plant

山根 祐一; 天野 祐希; 田代 信介; 阿部 仁; 内山 軍蔵; 吉田 一雄; 石川 淳

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(6), p.783 - 789, 2016/06

https://doi.org/10.1080/00223131.2015.1072065

高レベル放射性廃液(HALW)から放出される放射性物質の放出挙動について、沸騰事故条件での実験研究を行った。実験室規模の再処理で得られたHALWを用いた実験で、Ru, Tc, Cs, Sr, Nd, Mo, RhなどのFP核種とCm及びAmなどのアクチニドの放出割合を測定した。結果として、Ruの放出割合は0.20、FP核種やアクチニドの放出割合は1であった。Ruは気相中にミスト及びガスとして放出された。Ruの放出量の、試料溶液中のRuの初期濃度に対する依存性は弱かった。FP核種とアクチニドは非揮発性で、気相中にミストとして放出された。その放出量は、試料溶液中の初期濃度が大きいほど多かった。Ruの放出割合とNOx濃度は試料溶液の温度の上昇に合わせて増加した。RuとNOxの多くは200から300Cの間の、互いにほぼ同じ温度において放出された。ミストその他の粒子状物質の粒径分布を測定したところ、150C以下と200C以上で、互いに異なった分布が得られた。

Hydrogen sites in the dense hydrous magnesian silicate phase E; A Pulsed neutron powder diffraction study

豊岡 尚敬*; 奥地 拓生*; Purevjav, N.*; 阿部 淳*; Harjo, S.

Physics and Chemistry of Minerals, 43(4), p.267 - 275, 2016/04

https://doi.org/10.1007/s00269-015-0791-4

Hydrogen site positions and occupancy in the crystal structure of dense hydrous magnesium silicate (DHMS) phase E were determined for the first time by pulsed neutron powder diffraction. A fully deuterated pure phase E powder sample, which had space group m and lattice parameters of = 2.97065(8) and = 13.9033(4) , was synthesized at 15 GPa and 1100C. Through quantitative evaluation of refined structure parameters obtained with sufficient spatial resolution and very high signal-to-background ratio, we conclude that the O-D dipoles in the refined phase E structure are tilted by 24 from the direction normal to the layers of edge-shared MgO octahedra (octahedral layers). The tilted dipole structure of phase E is in remarkable contrast to that of brucite, Mg(OH), which has dipoles exactly normal to the octahedral layer.

Experimental study on boiling accident of high active liquid waste in reprocessing

内山 軍蔵; 田代 信介; 天野 祐希; 阿部 仁; 山根 祐一; 吉田 一雄; 石川 淳

Proceedings of 21st International Conference & Exhibition; Nuclear Fuel Cycle for a Low-Carbon Future (GLOBAL 2015) (USB Flash Drive), p.1056 - 1063, 2015/09

再処理施設高レベル廃液の沸騰事故時における放射性物質の放出量評価データ取得に関する実験研究を行っている。本研究では、コールド基礎実験、コールド工学実験及びホット実験を行っている。これまでの実験の結果、高レベル模擬廃液の沸騰事故条件ではRu及びTcは揮発性を有し、ガス状及びミスト状で放出され、その他のFP元素は非揮発性であり、ミスト状で放出されることがわかった。高レベル摸擬廃液からの非揮発性FP元素の放出率は、10程度であった。Amなどのアクチニド元素の放出率は、非揮発性FP元素とほぼ同程度であった。

Cs concentrations in foliose lichens within Tsukuba-city as a reflection of radioactive fallout from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

大村 嘉人*; 松倉 君予*; 阿部 淳一*; 保坂 健太郎*; 玉置 雅紀*; 土肥 輝美; 柿嶌 眞*; Seaward, M. R. D.*

Journal of Environmental Radioactivity, 141, p.38 - 43, 2015/03

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.11.014

2013年8月に採取した葉状地衣類10種類の放射性セシウム濃度(Cs)の範囲は1.7-35kBq/kgであった。2つの優占種、Dirinaria applanataとPhyscia orientalisにおいて、それらのCs濃度と試料採取地点の空間線量率との関係を調べた。P. orientalisのCs濃度は福島原子力発電所事故から約1年後に測定したもので、試料採取地点の空間線量率との間に良好な相関関係がみられた(r=0.80)。さらに、事故から2年経過した試料採取地点の空間線量率との間にも相関関係がみられた(r=0.65)ことから、時間経過後も継続して大気中の放射性降下物レベルを反映するバイオモニターとしての有用性を示すといえる。対照的に、Dirinaria applanataの場合は、それらの試料採取地点の空間線量率との相関関係はみられなかった。

Engineering & Related Studies at J-PARC

Harjo, S.; 相澤 一也; 阿部 淳*; Gong, W.; 伊藤 崇芳*; 川崎 卓郎; 岩橋 孝明

Materials Science Forum, 777, p.12 - 18, 2014/04

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.777.12

Current status of a dedicated neutron diffractometer (TAKUMI) for investigations of stresses and crystallographic structures in engineering components, that has been built at Materials and Life Science Facility of J-PARC, was introduced as well as the engineering studies done there. Several topics recently performed at TAKUMI were selected to be introduced; internal strains in an ITER central solenoid conductor sample, internal strains in a rebar embedded in an air-cured concrete, deformation behavior TRIP steels at RT and tensile behavior of LPSO Mg-Zn-Y alloys. These topics and the relevant results showed that TAKUMI is a powerful neutron diffractometer for various engineering studies.

Influence of beam divergence on pseudo-strain induced in time-of-flight neutron diffraction

鈴木 裕士; Harjo, S.; 阿部 淳*; 秋田 貢一

Materials Science Forum, 777, p.105 - 111, 2014/02

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.777.105

飛行時間中性子回折法において、表面効果や減衰効果によって生じるPseudo-strainに及ぼすビーム発散の影響について検討した。入射ビームの発散をコントロールすることにより、異なる装置分解能において、焼なまし材の表面ひずみスキャンを行った。典型的なPseudo-strain分布が観察されたが、ビーム発散によって異なる傾向を示した。さらに、粗大粒材料のひずみ測定において発生する粗大粒由来のPseudo-strainについても、入射ビームの発散をコントロールすることによって抑制できることを示した。したがって、飛行時間中性子回折計においては、表面効果や減衰効果によって生じるPseudo-strainを抑制するために、入射ビームの発散を十分に考慮することが必要である。