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論文

Development of a technique for high pressure neutron diffraction at 40 GPa with a Paris-Edinburgh press

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

High Pressure Research, 39(3), p.417 - 425, 2019/06

パリエジンバラプレスを用いた40GPaでの高圧中性子回折実験の手法の開発をJ-PARCのPLANETビームラインにおいて行った。実験可能圧力限界を拡大するために、焼結ダイヤモンドアンビルの上部にある試料装填のためのくぼみの直径を4.0mmから1.0mmに順に小さくしていった。その結果、最大発生圧力は上昇し、最終的に40GPaに到達した。この技術を、回折に寄与する試料領域を制限できる光学系と組み合わせることによって、そのような高い圧力で、広いdレンジを用いた構造解析を行うのに十分な回折パターンを取得できるようになった。

論文

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

 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

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.

論文

塩化カルシウムを用いた金属ナトリウムの消火/処理方法の開発

阿部 雄太; 永井 桂一; 真家 光良*; 中野 菜都子*; 川島 裕一*; 武末 尚久*; 斉藤 淳一

第23回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(USB Flash Drive), 5 Pages, 2018/06

ナトリウム火災ではナトレックスで窒息消火させるが、消火能力の向上や純ナトリウムの安定化を目指した消火手法を考案した。もんじゅ等の高速炉やナトリウム施設の廃止では大量ナトリウム処理でのアルカリ廃液及び水素管理が課題となる。ナトリウムは電気陰性度が他の金属より小さいため高い化学的活性度である。Na$$^{+}$$を塩化カルシウムのCl$$^{-}$$とイオン結合させ、中性かつ安定な塩化ナトリウムを生成する消火/処理方法を考案した。基礎的特性(熱分析, 元素分析等)と小規模試験から、適用が期待できる結果を得た。

論文

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

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。

論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

論文

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

 被引用回数:6 パーセンタイル:36.93(Multidisciplinary Sciences)

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 ($$gamma$$). 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 $$gamma$$ were similar. The stress contribution from martensite was observed increasing during plastic deformation while that from bainitic ferrite hardly changing and that from $$gamma$$ decreasing.

論文

平成28年度技術士試験「原子力・放射線部門」対策講座; 平成27年度技術士一次試験「原子力・放射線部門」; 専門科目の解説

高橋 直樹; 鈴木 惣十; 齋藤 拓人; 上野 隆; 阿部 定好; 山中 淳至; 谷川 聖史; 中村 大司; 佐々木 俊一; 峯 忠治

日本原子力学会ホームページ(インターネット), 20 Pages, 2017/05

本資料は、平成28年度技術士試験(原子力・放射線部門)一次試験受験を志す者への学習支援を目的とし、平成27年度に実施された技術士試験(原子力・放射線部門)一次試験の出題傾向分析や学習方法等についての全体解説、専門科目の解答と解説を行うものである。なお、本資料は技術士制度の普及と技術士育成を目的とした日本原子力学会から日本技術士会(原子力・放射線部会)への依頼に基づき、原子力機構所属の技術士等が作成を行ったものである。

論文

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

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.09(Nuclear Science & Technology)

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, $$^{99}$$Tc, Cs, Sr, Nd, Mo, RhなどのFP核種と$$^{242}$$Cm及び$$^{241}$$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$$times$$$$10^{-4}$$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300$$^{circ}$$C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、150$$^{circ}$$C以下と200$$^{circ}$$C以上で、互いに異なった分布が得られた。

論文

高圧中性子ビームラインPLANETの概要と中性子回折実験の実際

服部 高典; 佐野 亜沙美; 有馬 寛*; 舟越 賢一*; 阿部 淳*; 町田 真一*; 岡崎 伸生*; 大内 啓一*; 稲村 泰弘

高圧力の科学と技術, 26(2), p.89 - 98, 2016/06

PLANETはJ-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)のパルス中性子源に建設された高圧ビームラインである。飛行時間型(TOF)中性子回折実験のために設計された6軸型マルチアンビルプレスを用いて、定常的には、約10GPa, 2000Kまでの高温高圧下でのデータ測定が可能である。ビームラインには、高圧セル等からの寄生散乱が混入しないように、シャープな入射スリットとラジアルコリメータが装備されており、きれいな回折パターンが取得できるようになっている。この特徴に加え、高い分解能($$Delta d/d$$$$sim$$0.6%)で広いd範囲(0.2-8.4${AA}$)のデータを取得できるため、高温高圧下における結晶及び液体の構造を高い精度で決定することが可能となっている。

論文

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

 被引用回数:3 パーセンタイル:67.41(Materials Science, Multidisciplinary)

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 $$R$$$$overline{3}$$m and lattice parameters of $$a$$ = 2.97065(8) ${AA}$ and $$c$$ = 13.9033(4) ${AA}$, was synthesized at 15 GPa and 1100$$^{circ}$$C. 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$$^{circ}$$ from the direction normal to the layers of edge-shared MgO$$_{6}$$ octahedra (octahedral layers). The tilted dipole structure of phase E is in remarkable contrast to that of brucite, Mg(OH)$$_{2}$$, which has dipoles exactly normal to the octahedral layer.

論文

再処理施設の蒸発乾固事故での放射性物質の移行挙動解析

吉田 一雄; 石川 淳; 阿部 仁

日本原子力学会和文論文誌, 14(4), p.213 - 226, 2015/12

再処理施設でのシビアアクシデントの一つとして、冷却機能喪失により高レベル廃液が沸騰し蒸発乾固する事故が想定される。この事故では、不揮発性の核分裂生成物の一部が飛沫として気相部に移行し、蒸気に同伴して環境中に放出される可能性がある。そのため、その放出量評価が事故影響評価の重要な課題の一つである。これを解決するために、当該事故で想定される種々の現象に基づく解析モデルを含む計算コードを用いた解析手法を整備した。この計コードを用いて実験解析等を実施し、解析モデルの有効性を示した。

論文

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$$^{-4}$$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。

論文

高レベル濃縮廃液中硝酸塩の熱分解に伴う窒素酸化物発生挙動

天野 祐希; 渡邉 浩二; 田代 信介; 山根 祐一; 石川 淳; 吉田 一雄; 内山 軍蔵; 阿部 仁

日本原子力学会和文論文誌, 14(2), p.86 - 94, 2015/06

再処理施設における高レベル濃縮廃液(HALW)の蒸発乾固事故により放射性物質が放出されるおそれがある。特に、揮発性の高いルテニウム(Ru)はHALW貯槽から外部へ放出される可能性がある。また、放射性物質の放出とともに、HALW中の硝酸塩の熱分解によって窒素酸化物(NOx)も発生する。発生したNOxは揮発性Ruの放出に対する物理的な駆動力として作用するだけでなく、揮発性Ruとの酸化還元反応による揮発性Ruの分解及び生成に影響を与える可能性もある。本研究では、600$$^{circ}$$Cまで模擬廃液を加熱し、NOxの発生に関するデータを取得した。模擬廃液乾固物からのNOxの発生は、200$$^{circ}$$C以上で顕著となり約600$$^{circ}$$Cまで継続し、約340$$^{circ}$$C付近で最大となることが分かった。さらに、各ランタノイド元素の硝酸塩は模擬廃液中の様にそれらが共存する場合にはほぼ同じ温度にて同時に熱分解を生じること、Ruの硝酸塩が熱分解することで生じるRu酸化物はランタノイド元素の硝酸塩の熱分解温度を低温側に遷移させることを示唆する結果を得た。

論文

$$^{137}$$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

 被引用回数:5 パーセンタイル:65.18(Environmental Sciences)

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($$^{137}$$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$$^{137}$$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$$^{137}$$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$$^{2}$$=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$$^{2}$$=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。

論文

Release behavior of radioactive materials at a boiling accident of high active liquid waste in reprocessing plants

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 International Waste Management Symposia 2014 (WM 2014) (Internet), 9 Pages, 2014/05

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試験研究を行っている。これまでの試験の結果、非放射性模擬廃液を用いたコールド基礎試験では、様々な試験条件における放出挙動データを取得し、Ru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を示した。コールド工学試験では、FP元素の放出に及ぼす廃液貯槽の空間的な影響データを取得し、気相に放出された非揮発性FP元素の大部分は廃液貯槽内壁に付着することを示した。放射性廃液を用いたホット試験では、放射性物質の放出挙動データを取得し、コールド基礎試験の結果とほぼ同程度の放出割合であるこことを示した。

論文

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

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.

論文

Deformation behavior of an austenitic steel by neutron diffraction

Harjo, S.; 阿部 淳; 相澤 一也; Gong, W.; 岩橋 孝明

JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.014017_1 - 014017_6, 2014/03

An austenitic stainless steel type 304, which is one of the most popular materials in use, was tensile deformed and in situ neutron diffraction measurement was performed. The neutron diffraction measurement was conducted using the engineering materials diffractometer installed at MLF/J-PARC. Because of the combination of the high neutron intensity, the high counting rate and an event data recording method, in situ neutron diffraction during tensile loading at plastic deformation could be performed without any interruption of load or displacement. Lattice strains observed during deformation were discussed on the crystal orientation dependence.

論文

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

 被引用回数:1 パーセンタイル:30.1

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。

論文

Residual strains in ITER conductors by neutron diffraction

Harjo, S.; 辺見 努; 阿部 淳; Gong, W.; 布谷 嘉彦; 相澤 一也; 伊藤 崇芳*; 小泉 徳潔; 町屋 修太郎*; 長村 光造*

Materials Science Forum, 777, p.84 - 91, 2014/02

Measurements of internal strains in the superconducting phase in two cable-in-conduit conductors (CICC) for ITER were performed using an engineering materials diffractometer TAKUMI of J-PARC. From strain measurements in a CICC for the toroidal field magnet after a performance test of cyclic current, in 100 mm long cut bars, a peak broadening and a large relaxation on residual thermal strain were observed in Nb$$_{3}$$Sn phase at a portion received a high magnetic field (high field zone). Internal strain measurements were also conducted in a CICC for the central solenoidal magnets after the similar performance test, in the full-size shape as used in the performance test (3.6 m long) and in 100 mm long cut bars. From results of the measurements the performances degradations of the ITER conductors were clarified.

論文

Strain analysis in Geological materials using Neutron diffraction and AE signal measurement at J-PARC/BL19 "TAKUMI"

阿部 淳*; 関根 孝太郎*; Harjo, S.; Gong, W.; 相澤 一也

Materials Science Forum, 777, p.219 - 224, 2014/02

Acoustic emission (AE) signal can detect crack initiation and deformation behavior in material. Macroscopic deformation and fracturing of rock materials might be influenced by these phenomena. In order to investigate deformation mechanism of rock samples, simultaneous measurements of neutron diffraction pattern and AE signal have been performed at the Engineering Materials Diffractometer "TAKUMI" in J-PARC. Two types of rock samples were applied to the experiments. Discrepancy is found between microscopic strain and lattice strain. And AE signals from rock samples which might be generated by grain slip and pore collapse were detected. Macroscopic strain in rock sample might be associated with not only lattice strain but also mineral grain slip and pore collapse generated inside rock. It is indicated that combination of signal measurements and diffraction technique is effective tool to investigate deformation mechanism in rock materials.

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