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大塚 智史; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 矢野 康英; 舘 義昭; 皆藤 威二; 橋立 竜太; 加藤 章一; 古川 智弘; 伊藤 主税; et al.
2018 GIF Symposium Proceedings (Internet), p.305 - 314, 2020/05
酸化物分散強化型(ODS)鋼は、先進原子力システム用の高強度・耐照射性材料として、世界的に研究開発が進められてきた。日本原子力研究開発機構(JAEA)では、ODS鋼をナトリウム冷却高速炉(SFR)の高燃焼度被覆管の最有力候補材と位置づけ研究開発を進めてきた。ODS鋼適用による高燃焼度化の達成により、SFRの経済性向上および放射性廃棄物の減容・有害度の低減が可能となる。本稿は、JAEAにおけるSFR高燃焼度被覆管用ODSマルテンサイト鋼の開発状況とその展望について取りまとめたものである。
矢野 康英; 関尾 佳弘; 丹野 敬嗣; 加藤 章一; 井上 利彦; 岡 弘; 大塚 智史; 古川 智弘; 上羽 智之; 皆藤 威二; et al.
Journal of Nuclear Materials, 516, p.347 - 353, 2019/04
被引用回数：15 パーセンタイル：86.05(Materials Science, Multidisciplinary)一般的に耐熱マルテンサイト鋼の高温でのクリープ強度はオーステナイト鋼に比較し劣ることが知られているが、超高温である1000
Cにおける9Cr-ODS鋼被覆管のクリープ強度は、耐熱用オーステナイトステンレス鋼と比較しても卓越強度を示すことが明らかになった。1000Cでのクリープ強度は、650から850Cのデータを使用し定式化し、予想した破断強度よりも高いものであった。この優れた強度は、9Cr-ODS鋼の母相が
から
相に相変態することに起因すると考えられる。また、9Cr-ODS鋼被覆管の急速加熱バースト強度も、一般的な11Cr-耐熱マルテンサイト鋼であるPNC-FMS被覆管に比較し高い傾向であった。累積損傷和(CDF)を使用し解析することにより、ある程度の精度をもって、過渡時や事故時の9Cr-ODS鋼及びPNC-FMS被覆管の寿命予測が可能となることを示すことができた。
大塚 智史; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 矢野 康英; 加藤 章一; 古川 智弘; 皆藤 威二
Journal of Nuclear Materials, 505, p.44 - 53, 2018/07
被引用回数：2 パーセンタイル：20.93(Materials Science, Multidisciplinary)高温流動Na中での燃料被覆管からのCr溶出挙動に及ぼす各種試験パラメータ(Na中溶存Cr濃度、試験温度、軸方向温度勾配、Na流速)の影響を系統的に把握するための計算モデルを構築し、数値計算を行った。Cr溶出挙動が液体Na中の溶存Cr濃度の微量の変化に大きく影響される計算結果を得た。Na中のCr濃度は、Na冷却高速炉(SFR)内における燃料被覆管からのCr溶出挙動の予測・制御のため、注目すべき重要なパラメータであると考えられる。Na中溶存Cr濃度を0.07wtppmmとした場合の本モデル計算で得たODS鋼被覆管肉厚方向のCr濃度プロファイルは、BOR-60照射試験データとよく一致した。
生島 一樹*; 柴原 正和*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡
E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 9(3), p.NT87_1 - NT87_5, 2017/11
In this work, an analysis system that can analyze the modification of the residual stress distribution by peening is proposed based on IEFEM. In the proposed analysis system, IEFEM is extended to consider the dynamic effect to analyze the dynamic phenomenon with an impulsive load. The impulsive load due to the collision of shots is modeled as an equivalent load model. The equivalent load model is integrated with IEFEM considering the dynamic effect to calculate spatially and temporally random load in dynamic analyses. Using the proposed analysis system, the residual stress distribution modification by shot peening in a multi-pass welded pipe joint is predicted. The residual stress distributions obtained by the analysis are compared with those measured by X-ray diffraction (XRD), and the effect of the number of shot collisions on the change in residual stress distribution is discussed.
秋田 貢一; 柴原 正和*; 生島 一樹*; 西川 聡*; 古川 敬*; 鈴木 裕士; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Vladimir, L.*
溶接学会論文集(インターネット), 35(2), p.112s - 116s, 2017/06
Residual stresses near the weld metal of the joints before and after a thermal cycle were measured using a reactor based neutron diffraction technique in room temperature. In-situ residual stress measurements were performed on the plate type sample using a pulsed neutron diffraction technique under thermal cycles. Residual stress behaviors of the samples were examined also by the idealized explicit FEM (IEFEM), which agreed well with the experimental results of the residual stress behaviors during thermal cycles. Thermal stresses were induced near the weld metal by the difference of the linear expansion coefficients of the dissimilar base metals. Since the thermal stress exceeded the yield stress of the material during the first heating process, the residual stresses near the weld metal were redistributed and a part of the residual stress was relaxed.
生島 一樹*; 木谷 悠二*; 柴原 正和*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡
溶接学会論文集(インターネット), 35(2), p.75s - 79s, 2017/06
In this research, to investigate the effect of shot peening on operation, an analysis method to predict the behavior of stress distribution on shot peening was proposed. In the proposed system, the load distribution on the collision of shots was modeled, and it was integrated with the dynamic analysis method based on the Idealized explicit FEM (IEFEM). The thermal elastic plastic analysis method using IEFEM was applied to the analysis of residual stress distribution of multi-pass welded pipe joint. The computed residual stress distribution was compared with the measured residual stress distribution using X-ray diffraction (XRD). As a result, it was shown that the both welding residual stress distribution agree well with each other. Considering the computed welding residual stress distribution, the modification of stress distribution due to shot peening was predicted by the proposed analysis system.
生島 一樹*; 柴原 正和*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡; 西川 聡*; 古川 敬*
Welding in the World, 61(3), p.517 - 527, 2017/05
本研究では、先ず、ショットピーニングプロセスにおける残留応力の挙動を予測するための解析手法を提案した。この手法ではショットの衝突時の荷重分布をモデル化し、さらに、理想化陽解法FEM解析手法(IEFEM)に基づく動的解析法と組み合わせた。提案した解析システムの解析精度は、ショット一発が衝突した際の応力分布をABAQUSによる解析結果と比較することで確認した。IEFEMを用いて熱弾塑性解析を実施し、配管のマルチパス溶接における溶接残留応力の解析を実施し、解析結果をX線回折による残留応力測定結果と比較し、両者がよく一致することを確認した。次いで、ショットピーニングによる溶接残留応力の変化を提案システムによって解析した。その結果、多量のショットを衝突した場合の残留応力は、解析と実験とでよく一致した。
矢野 康英; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 大塚 智史; 井上 利彦; 加藤 章一; 古川 智弘; 上羽 智之; 皆藤 威二; 鵜飼 重治*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 487, p.229 - 237, 2017/04
被引用回数：37 パーセンタイル：96.77(Materials Science, Multidisciplinary)シビアアクシデント時におけるODS鋼被覆管とラッパ管材料の引張特性を調べることを目的に、室温から融点近傍の1400Cまでの引張試験を実施した。900
1200Cまでの超高温での引張特性は他の炉心材料と比較し優れた特性を有していたが、それ以上の超高温温度域になると急激な特性低下が認められた。この強度低は、/
変態を伴って、変形メカニズムが伸びの低下を伴う粒界すべりに変化することに起因すると考えられる。一方、12Cr-ODS鋼とFeCrAl-ODS鋼では、1200C以上でも急激な低下は生じず、高い強度を維持していた。本研究成果の一部は、文部科学省の原子力システム研究開発事業による委託業務として、北海道大学が実施した平成2528年度「事故時高温条件での燃料健全性確保のためのODSフェライト鋼燃料被覆管の研究開発」を含む。
豊川 秀訓*; 佐治 超爾*; 川瀬 守弘*; Wu, S.*; 古川 行人*; 梶原 堅太郎*; 佐藤 真直*; 広野 等子*; 城 鮎美*; 菖蒲 敬久; et al.
Journal of Instrumentation (Internet), 12(1), p.C01044_1 - C01044_7, 2017/01
被引用回数：4 パーセンタイル：21.22(Instruments & Instrumentation)アルミニウムショットキーダイオードセンサとフォトンカウンティングASICsを組み合わせたCdTeピクセル検出器の開発を行っている。このハイブリッドピクセル検出器は、200マイクロメートル
200マイクロメートルのピクセルサイズで、19ミリメートル20ミリメートルまたは38.2ミリメートル40.2ミリメートルの面積で設計された。フォトンカウンティングASIC SP8-04F10Kは、プリアンプ,シェーパ, 3レベルのウィンドウタイプのディスクリミネータ、および各ピクセルが24ビットカウンタを備えている。そしてウィンドウコンパレータを用いてX線エネルギーを選択するフォトンカウンティングモードで精密に動作し、10095ピクセルのシングルチップ検出器が20Cで実現している。本研究では、本検出器の性能を評価するため、白色X線マイクロビーム実験のフィージビリティスタディを行った。珪素鋼試料に白色X線を照射し、照射位置を走査しながらラウエ回折を測定した。その結果、各位置で隣接する画像間の差を用いることで試料内の粒界の観察に成功した。
永里 良彦; 安孫子 庄助; 田村 梅男; 疋田 敬一; 古川 隆之
サイクル機構技報, (9), p.49 - 55, 2000/12
使用済燃料の溶解液には、炉内生成物であるクラッド、Mo,Ru,Rh,Pd等の不溶性の核分裂生成物及び使用済燃料のせん断時に発生する切りくず等が含まれることが知られている。濃縮ウラン溶解槽内にこれらの不溶性の残渣(以下、スラッジという)の蓄積が進行した場合、計装設備、送液設備の作動不良等の要因となることから、定期的に濃縮ウラン溶解槽からこれらのスラッジを取り除く必要がある。本報では、濃縮ウラン溶解槽からのスラッジの除去に関して、バキュームクリーナの吸引力を利用したスラッジ回収装置を考案し、これを用いたスラッジ除去作業を行った結果について報告する。
鈴木 一之; 中村 芳信; 疋田 敬一; 古川 隆之; 林 晋一郎
no journal, ,
再処理施設は、使用済燃料を溶解し、核分裂生成物の除去後にU及びPuを回収するプロセスである。濃縮ウラン溶解槽は、使用済燃料を加熱溶解する機器で、硝酸を沸騰状態で使用するため腐食環境が厳しく特に伝熱面での影響が大きい。このため、溶解槽は耐食性を考慮し高クロムニッケル鋼で製作されている。本報告では、溶解槽の腐食評価のために実施している遠隔による超音波肉厚測定方法と測定結果から求めた腐食速度について述べる。
矢野 康英; 加藤 章一; 大塚 智史; 井上 利彦; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 古川 智弘; 皆藤 威二; 木村 晃彦*; 鳥丸 忠彦*; et al.
no journal, ,
事故時高温条件におけるODSフェライト鋼燃料被覆管の破損限界評価は、高速炉及び軽水炉の安全性を確保する上で極めて重要である。そのため、本公募で作製したAl含有高Cr-ODS鋼被覆管及び既存の高速炉用ODS鋼について、超高温における引張及びクリープ特性データ等を取得した。ここでは、超高温の各種強度試験結果について報告する。
加藤 章一; 古川 智弘; 矢野 康英; 丹野 敬嗣; 大塚 智史; 岡 弘; 井上 利彦; 皆藤 威二; 鵜飼 重治*; 木村 晃彦*; et al.
no journal, ,
酸化物分散強化型(ODS)フェライト鋼は、高温強度特性及び耐照射スエリング特性の両者に優れていることから、次期Na高速炉の長寿命燃料被覆管材料として期待されている。また、Na高速炉の設計拡張事象(DEC)として、過酷事故の予防や緩和を含んだ過酷プラント状況の制御が挙げられる。この安全評価を実施するためには、ODS鋼燃料被覆管に関する超高温での機械的特性評価が重要である。本研究では、9Cr-ODS, 12Cr-ODS及びFeCrAl-ODS鋼を対象に、650Cから1000Cの温度範囲で最長60000hのクリープ試験を実施し、クリープ強度特性を評価した
生島 一樹*; 木谷 悠二*; 北村 徳識*; 柴原 正和*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一
no journal, ,
本研究では、理想化陽解法FEMによる、時間的, 空間的にランダムに無数のショットの衝突を考慮できる手法の提案を行い、実機模擬試験体の残留応力分布のショットピーニングによる応力低減効果の予測に対して適用した。多層溶接時の残留応力の予測に対して提案手法を適用し、本手法による解析結果とX線回折による計測結果を比較した結果、両者が良好に一致することを確認した。また、ショットピーニング時の応力低減効果の予測に対して提案システムを適用した。その結果、衝突面積率50.0において解析結果と実験結果が良好に一致することを確認した。
井上 利彦; 関尾 佳弘; 大塚 智史; 矢野 康英; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 古川 智弘; 皆藤 威二; 鳥丸 忠彦*; 林 重成*; et al.
no journal, ,
高速炉用に開発された9-18-Cr-ODS鋼及び軽水炉でのシビアアクシデント特性に優れるAl添加ODS鋼を用いて、昇温速度0.1-10K/s、試験周応力50-200MPaでの急速加熱バースト試験を行い、熱過渡時の強度特性と変形を評価した。試験の結果、試験周応力と昇温速度が低下すると高い破裂温度を示した。また、Al添加ODS鋼は9Cr-ODS鋼と比較して破裂温度が低下していたが、AlとZrを添加すると急速加熱バースト特性が改善することを確認した。
柴原 正和*; 木谷 悠二*; 生島 一樹*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 諸岡 聡; 鈴木 裕士
no journal, ,
本研究では、われわれが開発したショットピーニングによる残留応力予測システムを用いて、ショットピーニングによる残留応力低減効果の持続性について数値解析により検討した。その結果、今回対象とした同材円管多層溶接継手においては、1%圧縮ひずみサイクルを負荷した場合、ピーニングによる残留応力低減効果が消失する可能性があることを確認した。
大塚 智史; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 矢野 康英; 上羽 智之; 皆藤 威二; 古川 智弘; 加藤 章一
no journal, ,
高速炉長寿命燃料用ODS鋼被覆管の想定使用温度は最高約700Cと高温であり、このような高温環境では冷却材の液体Na中の鋼材構成元素の溶解度が高まる結果、溶質元素の質量移行(溶出、沈着、拡散侵入)が生じることが報告されている。質量移行事象の駆動力は、被覆管と液体Na中の元素の化学ポテンシャル差と考えられるが、化学ポテンシャル差は温度だけでなくNa中不純物濃度など複数の因子に依存するため、実験データを適切に評価し、実機での事象を予測するためには、試験温度と試験時間以外の因子の影響も考慮する必要がある。本研究では被覆管の主要構成元素であるCrに着目し、Crの溶出事象のモデル化と数値計算を実施した。
木谷 悠二*; 柴原 正和*; 生島 一樹*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡; 川崎 卓郎; 相澤 一也; et al.
no journal, ,
ショット粒衝突時の荷重分布をモデル化し、理想化陽解法FEMに対して導入することで、ショットピーニングによって発生する残留応力を予測可能な解析システムを構築した。次いで、ショットピーニングを施工した異材円筒多層溶接試験体に対して軸方向圧縮荷重を負荷し、荷重負荷状態および負荷後の弾性ひずみ分布を中性子回折により測定した。その結果、解析値と実測値の定性的傾向は互いに対応することが確認され、構築した解析システムの妥当性が示された。
山田 祐介*; 柴原 正和*; 生島 一樹*; 木谷 悠二*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡
no journal, ,
ショットピーニング時のショット粒の部材への衝突における荷重分布をモデル化した等価荷重モデルを作成し、理想化陽解法FEMに統合することで、ショットピーニングによる残留応力を予測できる解析システムを構築した。構築した解析システムを、ビードオンプレートを模擬したモデルのショットピーニングによる残留応力改善に適用し、ショット粒の衝突量と残留応力分布の変化について議論する。
西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡; Harjo, S.; 柴原 正和*; 生島 一樹*; 木谷 悠二*; 山田 祐介*
no journal, ,
第1報で開発したFEM解析手法の妥当性を検証するため、円筒形状を有する実機部分模擬溶接試験体(同材、異材)を製作して、(溶接)
(SP施工)(熱緩和またはひずみ負荷)の各々のプロセスにおける表面と内部の残留応力を測定した。その結果、開発したFEM解析手法により、実用上十分な精度で残留応力が予測できることを示した。
