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論文

Current status and future plan of JMTR Hot Laboratory

川又 一夫; 中川 哲也; 近江 正男; 林 光二; 柴田 晃; 齋藤 順市; 新見 素二

JAEA-Conf 2008-011, p.78 - 86, 2009/01

ホットラボ施設(JMTR-HL)は、おもに材料試験炉(JMTR)で照射されたものを試験することを目的に1971年に設立された。JMTR-HLは、ホットセルがカナルによってJMTRの原子炉容器と接続され、カナルを通じて照射されたキャプセルや試料を容易に搬送できるという利点がある。JMTR-HLは、運転開始以降、約2,400体の照射キャプセルを取扱い、種々の照射後試験(PIE)が広範囲に実施されてきた。近年、幾つかの新技術、例えば、セル内での照射誘起応力腐食割れ(IASCC)試験,走査型電子顕微鏡(SEM)/電子後方散乱回折パターン(EBSD)の観察が、従来のPIEに加えられた。さらに、JMTR-HLでは、キャプセルの再組み立てのためにホットセル内で遠隔操作によるTIG溶接技術の開発を通して、JMTRの炉内IASCC試験計画を実現するために貢献した。JMTR-HLでは現在、約100GWD/tまでの高燃焼度燃料を取り扱うために施設の改造を計画している。

論文

Technical development for IASCC irradiation experiments at the JMTR

柴田 晃; 中野 純一; 近江 正男; 川又 一夫; 斎藤 隆; 林 光二; 齋藤 順市; 中川 哲也; 塚田 隆

Proceedings of 16th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-16) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/05

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)は高経年化原子炉炉心構造材の寿命管理を考えるうえで最も重要な課題の一つである。IASCCの挙動を再現するためには、炉内試験あるいは照射後試験が用いられるが、このためには試験片に対しIASCCの閾線量以上の中性子照射を行わなくてはならない。しかしながら、この試験を実現するためには幾つかの技術的ハードルをクリアしなければならなかった。一つは遠隔操作によりホットセル内でキャプセルを再組立する技術の確立であり、もう一つは長期に渡り照射下に置かれるキャプセルの圧力バウンダリー材に、延性等の劣化が予期されることである。このため、高い照射を受けた材料についての健全性評価が必要となった。1.0$$sim$$3.9$$times$$10$$^{26}$$n/m$$^{2}$$程度の中性子照射を受けた材料について、SSRT試験及び引張試験を行い、キャプセルの圧力バウンダリーに対する健全性評価を行った。本報告書では、炉内IASCC試験を行うために必要な技術開発、すなわち、キャプセル組立技術開発及び高い中性子照射を受けたステンレス鋼に対する健全性評価について報告する。

論文

Remote-welding technique for assembling In-Pile IASCC capsule in hot cell

川又 一夫; 石井 敏満; 金澤 賢治; 岩松 重美; 近江 正男; 清水 道雄; 松井 義典; 宇賀地 弘和; 加治 芳行; 塚田 隆; et al.

JAEA-Conf 2006-003, p.115 - 125, 2006/05

JMTRホットラボでは、JMTRにて再照射する試験を行うために、ホットセル内において照射済み試験片をキャプセルに組込む、キャプセル組立てを実施している。今回、その技術をもとに、照射下き裂進展試験用キャプセルを組立てる遠隔溶接技術を開発した。セル内において照射下き裂進展試験キャプセルを組立てる技術は照射下き裂進展試験を実施するうえで重要な技術である。本報告では、照射下試験用キャプセルの組立て技術及び開発した溶接装置について紹介する。

論文

Development of in-pile capsule for IASCC study at JMTR

松井 義典; 塙 悟史; 井手 広史; 飛田 正浩*; 細川 甚作; 小沼 勇一; 川又 一夫; 金澤 賢治; 岩松 重美; 齋藤 順市; et al.

JAEA-Conf 2006-003, p.105 - 114, 2006/05

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)は、炉内の照射・高温水・応力が同時に作用する条件で起こる現象であるが、従来のIASCC研究は、照射後試験が中心であった。本来は、その同時作用効果を把握するために、照射下でのSCC試験が最も重要であるが、技術的に困難であったことから、実施できなかった。今回、JMTRでこの技術開発及び照射下試験(き裂進展試験,き裂発生試験)に成功したので、本報で報告する。

論文

Water chemistry of the JMTR IASCC irradiation loop system

塙 悟史; 扇柳 仁; 森 雄一郎*; 齋藤 順市; 塚田 隆

JAEA-Conf 2006-003, p.350 - 357, 2006/05

JMTRでは、軽水炉(BWR)環境下のIASCC照射試験を行うための照射ループを設置し、照射試験を進めている。IASCC照射試験では、中性子照射量とともに金属の腐食環境を支配する水質が重要なパラメータとなる。そのため、JMTRの照射ループでは、試験片が装荷されるキャプセルへの供給水の温度・圧力に加えて溶存酸素濃度,溶存水素濃度の制御が可能である。また、キャプセルへの供給水及び戻り水の溶存酸素濃度,溶存水素濃度及び導電率をオンラインで測定するとともに、過酸化水素濃度をバッチサンプリング方式で測定している。照射試験で非常に重要となるキャプセル内の水質を評価するために、JMTR照射ループ用ラジオリシスコードを開発した。コードでは、水の放射線分解による分解生成種の生成,二次反応による化学種の生成/消滅及び壁面との相互作用を考慮している。本報告では、JMTRに設置した照射ループの水質制御特性について述べるとともに、ラジオリシスコードによる解析結果と実測結果の比較を示す。

報告書

サイクル機構-原研融合研究成果報告書; 照射環境における原子炉構造材料の劣化現象に関する研究(共同研究)

星屋 泰二; 上野 文義*; 高屋 茂; 永江 勇二; 根本 義之*; 三輪 幸夫*; 青砥 紀身; 塚田 隆*; 阿部 康弘; 中村 保雄; et al.

JNC-TY9400 2004-026, 53 Pages, 2004/10

JNC-TY9400-2004-026.pdf:22.07MB

日本原子力研究所と核燃料サイクル開発機構は、平成15年度から、両機関の統合に向けた先行的取り組みとして、研究開発の効率的推進と相乗的発展を目指す「融合研究」を開始した。本研究は、原子炉構造材料分野における「融合研究」として、高速炉や軽水炉の照射環境における構造材料について、照射劣化機構の解明,劣化の早期検出及び評価方法の開発を目的とする。平成15年度は、本研究に用いる遠隔操作型磁化測定装置及び微少腐食量計測装置の設計及び開発を行った。耐放射線及び遠隔操作を考慮したこれらの装置により、照射後試料の劣化現象を高感度に検出することが可能となった。今後、両装置を用いて照射材を用いた材料劣化の研究を実施する。

報告書

サイクル機構-原研融合研究成果報告書; 照射環境における原子炉構造材料の劣化現象に関する研究(共同研究)

星屋 泰二*; 上野 文義; 高屋 茂*; 永江 勇二*; 根本 義之; 三輪 幸夫; 青砥 紀身*; 塚田 隆; 阿部 康弘*; 中村 保雄*; et al.

JAERI-Research 2004-016, 53 Pages, 2004/10

JAERI-Research-2004-016.pdf:22.07MB

日本原子力研究所と核燃料サイクル開発機構は、平成15年度から、両機関の統合に向けた先行的取り組みとして、研究開発の効率的推進と相乗的発展を目指す「融合研究」を開始した。本研究は、原子炉構造材料分野における「融合研究」として、高速炉や軽水炉の照射環境における構造材料について、照射劣化機構の解明,劣化の早期検出及び評価方法の開発を目的とする。平成15年度は、本研究に用いる遠隔操作型磁化測定装置及び微少腐食量計測装置の設計及び開発を行った。耐放射線及び遠隔操作を考慮したこれらの装置により、照射後試料の劣化現象を高感度に検出することが可能となった。今後、両装置を用いて照射材を用いた材料劣化の研究を実施する。

論文

Development of a non-destructive testing technique using ultrasonic wave for evaluation of irradiation embrittlement in nuclear materials

石井 敏満; 大岡 紀一; 星屋 泰二; 小林 英男*; 齋藤 順市; 新見 素二; 辻 宏和

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part.1), p.240 - 244, 2002/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.33

軽水炉や核融合炉などの構造材料の照射脆化を超音波法で非破壊的に評価する試験技術の開発を進めている。本研究では、原子炉圧力容器用A533B-1鋼材,不純物Pの含有量を低く調整したA533B-1鋼材及びサブマージマーク溶接部から製作した衝撃試験片をJMTRにおいて523K又は563Kで中性子照射した後、遠隔操作による超音波測定を行い、試験片中を伝わる超音波の音速及び減衰率を求めた。その結果、照射材では、未照射材に比べて横波,縦波ともに音速が低下し、縦波の減衰率は上昇する傾向があることがわかった。音速の低下は、中性子照射による鋼材の剛性率及びヤング率の低下に起因することが推測される。また、シャルピー吸収エネルギーの41Jレベル遷移温度シフト量の照射に伴う増加に対して、超音波の音速は低下し、減衰率は上昇する特性があることを見いだした。

論文

Development of a remote-controlled fatigue test machine using a laser extensometer in Hot Laboratory for study of irradiation effect on fatigue properties

石井 敏満; 米川 実; 近江 正男; 高田 文樹; 齋藤 順市; 井岡 郁夫; 三輪 幸夫

KAERI/GP-192/2002, p.157 - 166, 2002/00

原子炉構造材料の疲労特性に及ぼす中性子照射の影響を調べるために、JMTRホットラボでは、非接触で歪測定が可能なレーザー伸び計を採用した遠隔操作型高温疲労試験装置を開発した。疲労試験では、分解能0.1mm,測定精度$$pm$$0.5%のレーザー伸び計を用いて、小型疲労試験片の平行部の両端部に加工したツバの間隔の変化を測定した。この疲労試験装置を用いて、JMTRにおいて照射温度823Kで1$$times$$10$$^{25}$$n/m$$^{2}$$(E$$>$$1MeV)まで中性子照射した304型ステンレス鋼製試験片を対象に、823Kの真空中で、ひずみ量0.7,1.0,1.4%の軸歪制御による低サイクル疲労試験を行い、中性子照射によるステンレス鋼の疲労寿命低下の定量的データを提供することができた。

論文

Current status and future prospects of JMTR Hot Laboratory

齋藤 順市; 石井 敏満; 近江 正男; 藤木 和男; 伊藤 治彦; 高橋 秀武

KAERI/GP-192/2002, p.3 - 11, 2002/00

材料試験炉部ホットラボで開発した、核融合炉材料開発に不可欠な微小試験片試験技術,IASCC研究に不可欠な低歪速度引張試験技術,軽水炉燃料の安全性研究に貢献する再計装技術及び遠隔溶接技術,照射脆化を非破壊的に評価する技術等について紹介する。また、PIE技術の情報交換,研究者の交流及びPIE施設の相互利用を図ることが、PIE技術の底上げ及び原子力研究のブレークスルーのために重要であることを提案する。

論文

Application of infrared thermography to nondestructive evaluation of nuclear structures and components

石井 敏満; 大岡 紀一; 那珂 通裕; 金谷 邦雄; 齋藤 順市; 岡本 芳三*

Proceedings of 6th Far-East Conference on Nondestructive Testing (FENDT '02), p.273 - 278, 2002/00

原子力施設において、安全上重要な構造物や機器は、原子炉停止中の検査は元より、運転中にも状態を監視して健全性を確保することが重要であり、それには各種の非破壊試験法を適切に応用する必要がある。また、原子力施設では、原子炉の運転に伴う放射線や高温の環境により検査員が接近できない場所にも多くの機器が設置されており、これらを監視するためのリモートセンシング技術を応用した非破壊試験法の確立が急務となっている。本報では、最近リモートセンシング技術として注目されている、赤外線サーモグラフィを原子力施設の機器や構造物の診断に応用した例として、赤外線サーモグラフィによりJMTRの機器や構造物の熱画像データを取得し、機器の運転状態や構造物の内部状態との対応について評価することにより、非破壊試験法としての有効性を検討した結果について紹介する。

論文

Development of a small specimen test machine to evaluate irradiation embrittlement of fusion reactor materials

石井 敏満; 近江 正男; 齋藤 順市; 星屋 泰二; 大岡 紀一; 實川 資朗; 衛藤 基邦

Journal of Nuclear Materials, 283-287(Part.2), p.1023 - 1027, 2000/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:53.19

国際エネルギー機関(IEA)が概念設計した加速器型中性子源を用いた国際核融合材料照射装置(IFMIF)は、核融合炉材料開発に不可欠な照射装置である。しかしながら、照射体積に制限があるため微小試験片試験技術(SSTT)の確立が必要となる。そこで、大洗ホットラボでは、遠隔操作型スモールパンチ(SP)試験装置を開発し、照射済フェライト鋼試験片のSP試験を行った。本報では、照射後SP試験方法、装置概略及び試験結果について述べる。SP試験片は、10mm角で長さ0.25mmの平板型、及び直径3mmで厚さ0.25mmのTEMディスク型である。また試験は、真空又は不活性ガス中で93K~1123Kの範囲で実施できる。フェライト鋼の試験の結果、SP試験で求めた中性子照射に伴う延性ぜい性遷移温度の変化量は、シャルピー衝撃試験で求めた遷移温度の変化量に良く一致した。

論文

Newly developed non-destructive testing method for evaluation of irradiation brittleness of structural materials using ultrasonic

石井 敏満; 大岡 紀一; 加藤 佳明; 齋藤 順市; 星屋 泰二; 芝田 三郎*; 小林 英男*

JAERI-Conf 99-009, p.163 - 172, 1999/09

原子力プラントの寿命延伸に伴う監視試験片数量の減少により、圧力容器鋼などの中性子照射脆化量を合理的に評価する新手法の確立が必要となる。本研究では、超音波を利用した非破壊試験手法を構造材料の照射脆化量の評価に適用するため、中性子照射したA533B1鋼や溶接金属に入射した超音波の音速及び減衰率の評価を行い、これらの超音波伝播特性と41Jシャルピー遷移温度の移行量との関係を明らかにした。その結果、遷移温度の移行量が増大すると超音波の音速が減少し、一方、減衰率が増加する傾向が認められた。特に、超音波横波音速の変化と遷移温度の移行量との間には良い相関があることがわかり、照射脆化量を非破壊的に評価する手法としての超音波法の有効性を明らかにした。

論文

Development of a remote controlled small punch testing machine for nuclear fusion research

近江 正男; 齋藤 順市; 石井 敏満; 星屋 泰二; 實川 資朗

JAERI-Conf 99-009, p.151 - 162, 1999/09

核融合炉材料の開発に利用できる高エネルギー中性子場を得る装置は、d-Liストリッピング反応を利用した加速器型中性子源が最も有力な選択肢である。この中性子源の計画は、国際エネルギー機関(IEA)で概念設計が行われている国際核融合材料照射装置(IFMIF)があるが、照射体積が制限され、微小試験片技術の開発が必須である。また、本技術は軽水炉寿命延長に必要とされる。ホットラボでは、遠隔操作型スモールパンチ(SP)試験装置を開発した。本装置の設計では、材料の低温での脆性及び高温での強度減少も含めた広い温度範囲での材料強度特性の温度依存性を評価することが可能となるよう配慮した。本装置は、ホットセル内への装置完了後、SP試験法の能力確認と標準化を目的としたラウンドロビン試験を実施した。本発表では、装置の概要及びラウンドロビン試験の結果を報告する。

論文

Replacement of pressure surge tank and vent valves in JMTR

石井 敏満; 大岡 紀一; 齋藤 順市; 小林 俊一; 高橋 邦裕; 塚田 隆; 岩井 孝; 黒沢 義昭; 星屋 泰二; 辻 宏和

Proceedings of International Symposium on Case Histories on Integrity and Failures in Industry (CHIFI), p.227 - 236, 1999/00

本報では、JMTR一次冷却設備主循環系統で発生した機器の損傷事例、その原因調査及び復旧作業について述べる。第一の事例は、1996年の定期自主検査時に、圧力サージタンクで発見された微小な応力腐食割れである。割れは、非破壊試験によりタンク胴体とマンホール管を接合した補強板で検出された。応力腐食割れ発生の原因は、胴体と補強板との隙間に塩素分が濃縮された水溶液が存在したためである。タンクの交換と使用前検査は1997年7月までに終了した。第二の事例は、主循環系主熱交換器出口配管に接続されるベント弁で発見された一次冷却水の微小漏洩である。漏洩は、弁の溶接熱影響部に発生した粒界割れが弁本体外側に達したために生じた。調査の結果、割れは弁の本体と蓋の合わせ面に開口した鋳巣を起点に発生し、溶接の熱影響部の結晶粒界及び鋳巣に沿って腐食が進行していた。復旧と対策として、主循環系統の同型弁の交換を実施した。

論文

Electrical properties of neutron-irradiated oxygen potential sensors using stabilized zirconia solid electrolyte

日浦 寛雄*; 遠藤 泰一; 山浦 高幸; 星屋 泰二; 新見 素二; 齋藤 順市; 相沢 静男; 大岡 紀一; 小檜山 守*

Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.2041 - 2045, 1998/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.92

MgO,CaO,Y$$_{2}$$O$$_{3}$$で各々安定化したジルコニア固体電解質(MSZ,CSZ,YSZ)を用いた酸素センサをJMTRで中性子照射し、照射下及び照射後測定においてその起電力特性等について評価した。その結果、照射下では、YSZ試料の起電力は、1$$times$$10$$^{23}$$m$$^{-2}$$の中性子照射量(E$$>$$1MeV)までの範囲で、照射量とともに低下した。9$$times$$10$$^{21}$$m$$^{-2}$$の中性子照射量(E$$>$$1MeV)まで照射したMSZ試料の起電力は理論値とほぼ同じ値を示した。また、照射後のMSZ,CSZ,YSZ試料の起電力は理論値より低い値を示すが、CSZ試料はMSZ,YSZ試料に比べ起電力の低下が少ないことが判明した。

報告書

ジルコニア固体電解質型酸素センサの中性子照射特性試験

日浦 寛雄*; 遠藤 泰一; 山浦 高幸; 新見 素二; 星屋 泰二; 齋藤 順市; 相沢 静男; 大岡 紀一; 小桧山 守*

JAERI-Research 97-028, 46 Pages, 1997/03

JAERI-Research-97-028.pdf:2.49MB

原研大洗研究所材料試験炉部では、軽水炉等で照射された高燃焼度燃料内部の化学的挙動を解明することを目的に、燃料棒内酸素ポテンシャル測定技術の開発を行っている。本試験においては、MgO,CaO,Y$$_{2}$$O$$_{3}$$で各々安定化したジルコニア固体電解質(MSZ,CSZ,YSZ)を用いた酸素センサを材料試験炉(JMTR)で中性子照射し、照射下及び照射後測定においてその起電力特性等について評価した。その結果、照射下測定ではYSZ試料の起電力は照射量の増加にともない徐々に低下した。また照射後測定ではMSZ,CSZ,YSZ試料で照射とともにセンサ起電力は低下するが、CSZ試料はMSZ,YSZ試料に比べ起電力の低下が少ないことが判明した。

論文

微小試験片試験技術の開発; 遠隔操作型スモールパンチ試験装置の開発

近江 正男; 齋藤 順市; 大岡 紀一; 實川 資朗; 菱沼 章道; 海野 明

日本原子力学会誌, 39(11), p.966 - 974, 1997/00

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

核融合炉材料の開発に利用できる高エネルギー中性子場を得るための装置は、d-Liストリピング反応を利用した加速器型中性子源が最も有力な選択肢であるとされている。中性子源の計画としては、国際エネルギー機関(IEA)で概念設計が行われている国際核融合材料照射装置(IFMIF)があるが、照射体積が制限されることから、装置の利用のためには微小試験片技術の開発が必須である。原研では、遠隔操作型スモールパンチ(SP)試験装置を開発した。本装置の設計では、材料の低温での脆性及び高温での強度減少も含めた広い温度範囲での材料強度特性の温度依存性を評価することが可能となるよう配慮した。現在、本装置のホットセル中への設置が終了し、SP試験法のラウンドロビン試験計画に利用している。この試験計画は、試験法の能力確認と標準化を目的としたものである。本報告では、試験装置のその性能と概要を紹介し、ラウンドロビン試験のために得つつあるSP試験の結果も示す。

報告書

燃料棒内酸素センシング技術の開発; 酸素センサーの特性試験

齋藤 順市; 星屋 泰二; 桜井 文雄; 酒井 陽之

JAERI-Tech 96-015, 58 Pages, 1996/03

JAERI-Tech-96-015.pdf:1.66MB

材料試験炉部では、軽水炉等で照射された高燃焼度燃料について、その諸特性をJMTRで再照射しながら把握していくことを目的とした、新しい照射技術の開発を継続して行っている。本報告は、これらの照射技術開発の一環として進めている燃料棒内酸素センシング技術の開発のうち、固体電解質である安定化ジルコニアを用いた酸素センサーの特性試験についてまとめたものである。試験では、参照電極として、Ni/NiO、Cr/Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$及びFe/FeOの粉末を用い、酸素センサーが示す起電力性能とその安定性、センサー寿命等について評価した。その結果、最も安定した起電力を長時間示したジルコニアセンサーの参照極は、Ni/NiO極であることを明らかにした。技術開発の最終目標は、出力急昇時の燃料棒内酸素ポテンシャルの変化を測定することである。

報告書

遠隔操作型高温疲労試験装置の開発

近江 正男; 三村 英明; 石井 敏満; 深谷 清; 米川 実; 後藤 一郎; 加藤 佳明; 齋藤 順市; 衛藤 基邦; 酒井 陽之

JAERI-Tech 96-005, 39 Pages, 1996/02

JAERI-Tech-96-005.pdf:2.28MB

高温工学試験研究炉用圧力容器鋼材の中性子照射による耐久特性として疲労強度データを取得するために、高温真空雰囲気中で疲労試験が行える遠隔操作型高温疲労試験装置を開発した。本装置は、試験機の駆動に油圧を必要とするなどその複雑さからホットセルでの使用経験が少なく、また、ホットセルにおいて遠隔操作で使用しなければならないため、試験機各部の操作を自動的に行えるように設計する必要があった。今回開発した装置は、高温真空雰囲気で疲労試験を行うための試験片掴み、伸び測定等、試験機各部に数々の改良が施され、十分にその仕様を満足するものである。本報告書は、装置を開発するために実施した疲労試験機の調査結果、本装置の機能、開発項目、性能及び高温工学試験研究炉用圧力容器鋼の非照射材及び照射材の低サイクル疲労試験結果について報告する。

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