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Xe ions on proton, deuteron, and carbon targetsSun, X. H.*; Wang, H.*; 大津 秀暁*; 櫻井 博儀*; Ahn, D. S.*; 合川 正幸*; 福田 直樹*; 磯部 忠昭*; 川上 駿介*; 小山 俊平*; et al.
Physical Review C, 101(6), p.064623_1 - 064623_12, 2020/06
被引用回数：5 パーセンタイル：52.72(Physics, Nuclear)理化学研究所RIビームファクトリーにて逆運動学法を使用し、核子当たり168MeVの陽子, 重陽子, 炭素イオン入射によるXeのスポレーションおよびフラグメンテーション反応からの同位体生成断面積を測定した。炭素イオンの場合は全運動エネルギーが高くなるため、質量数の小さな同位体の生成断面積が大きくなった。また、今回新たに測定されたデータを以前により高い入射エネルギーで測定されたデータと比較することで、同位体生成断面積の入射エネルギー依存性を調査した。さらに、測定データをPHITS, SPACS, EPAX, DEURACSの計算値と比較した。本研究で測定したデータは、理論計算の良いベンチマークになると考えられる。
塚田 祐貴*; 白木 厚寛*; 村田 純教*; 高屋 茂; 小山 敏幸*; 森永 正彦*
Journal of Nuclear Materials, 401(1-3), p.13 - 16, 2010/06
被引用回数：4 パーセンタイル：30.63(Materials Science, Multidisciplinary)304オーステナイト鋼に関して、M
C
炭化物近傍での欠陥エネルギーをマイクロメカニクスに基づいて評価することにより、クリープ試験中の炭化物近傍における強磁性相の析出と欠陥エネルギーの相関について調べた。欠陥エネルギーのひとつである析出エネルギーは、MC炭化物を球状析出物とみなすことにより求めた。もう一方の欠陥エネルギーであるクリープ転位エネルギーについては、クリープ試験片の透過型電子顕微鏡観察によって得られた転位密度データに基づき評価した。強磁性相が析出するクリープの初期過程において、転位エネルギー密度は、析出エネルギー密度に比べ非常に大きく、クリープ転位エネルギーが強磁性相析出の主な駆動力となっていると考えられる。
C carbide and ferromagnetic phases during creep deformation in Type 304 steel塚田 祐貴*; 白木 厚寛*; 村田 純教*; 高屋 茂; 小山 敏幸*; 森永 正彦*
Journal of Nuclear Materials, 401(1-3), p.154 - 158, 2010/06
被引用回数：6 パーセンタイル：40.28(Materials Science, Multidisciplinary)フェーズフィールド法を用いて、304鋼のクリープ過程におけるMC炭化物及び強磁性相である
相の析出・成長シミュレーションを実施した。炭化物近傍のクリープ転位による欠陥エネルギーは、クリープ変形中に増加し、蓄積して、相析出の駆動力となる。本研究で実施したシミュレーションは、各析出物の量の経時的変化を正確に模擬していた。さらに、相析出に対する転位密度の影響を評価し、フェーズフィールド法が、相変態の確率的及び動力学的現象の評価に有効であることを示した。
白木 厚寛*; 和田 巧*; 村田 純教*; 森永 正彦*; 高屋 茂; 小山 敏幸*
no journal, ,
高温構造材料として用いられるオーステナイト系ステンレス鋼SUS304では、500-650
Cにおけるクリープ試験材に強磁性相が生じることが知られているが、その変態機構は不明な点が多い。この現象を理解するには、組織自体のエネルギー変化を明らかにすることが有効であると考えられる。そこでまず本研究では、クリープ中に試料内に導入され、室温にもちきたされたひずみエネルギーを転位密度の測定により評価し、強磁性相出現との関連を調べた。その結果、ひずみエネルギーは、寿命比が0.2-0.6の範囲でほぼ一定であるもののクリープ試験時間の進行とともに単調に増加すること,炭化物周辺での局所的な転位密度の増加が認められることなどが明らかになった。また、寿命比0.2程度から強磁性相が出現することが報告されており、本研究の結果はクリープにより蓄積されたひずみと強磁性相の発生が直接的に関連することを示唆している。
塚田 祐貴*; 白木 厚寛*; 村田 純教*; 森永 正彦*; 高屋 茂; 小山 敏幸*
no journal, ,
SUS304鋼では、クリープ試験後の試料に強磁性相が確認されている。MC
炭化物周辺に高密度で転位が集積していることが実験により確認されていることから、本研究では、マイクロメカニクスに基づき、MC炭化物周辺に蓄積されるひずみエネルギーを評価した。その結果、強磁性相の生成はMC炭化物周辺に集積した転位自身のひずみエネルギーに起因することがわかった。
白木 厚寛*; 塚田 祐貴*; 村田 純教*; 森永 正彦*; 高屋 茂; 小山 敏幸*
no journal, ,
本研究は、組織自由エネルギーに基づき、クリープ試験中に生ずる
変態の機構について検討する。実験結果は、
周辺の蓄積エネルギーが、クリープ試験中に蓄えられる転位により非常に高くなることを示している。このことから、クリープ試験時間とともに、炭化物周辺で局所的に組織自由エネルギーが増加することになるが、そのエネルギーは、強磁性体である相の形成により低下する。
白木 厚寛*; 塚田 祐貴*; 村田 純教*; 森永 正彦*; 高屋 茂; 小山 敏幸*
no journal, ,
クリープ試験中にオーステナイトステンレス鋼中で強磁性相が生成する現象を理解するために、SUS304鋼について組織自由エネルギー変化を計算した。その結果、局所的に弾性歪エネルギーの増加により、組織自由エネルギーが増加する領域があり、そのようなエネルギー的に不安定な領域から強磁性相が析出すると考えられる。
村田 純教*; 白木 厚寛*; 竹田 広太朗*; 塚田 祐貴*; 斎藤 良裕*; 森永 正彦*; 小山 敏幸*; 高屋 茂
no journal, ,
組織自由エネルギーにより鋼、特に炭窒化物や金属間化合物を析出相として含むマルテンサイト系耐熱鋼やオーステナイト系耐熱鋼の組織変化をエネルギーの観点から評価してきた例について述べる。
炭化物生成のPhase-fieldシミュレーション白木 厚寛*; 塚田 祐貴*; 村田 純教*; 森永 正彦*; 高屋 茂; 小山 敏幸*
no journal, ,
これまでに、クリープ損傷に伴うひずみ量の増加により、SUS304鋼中に強磁性相が生じることを実験的に明らかにした。ここでは、転位のトラップサイトとして重要な炭化物の生成をPhase-field法によりシミュレートする。
塚田 祐貴*; 白木 厚寛*; 村田 純教*; 森永 正彦*; 高屋 茂; 小山 敏幸*
no journal, ,
SUS304鋼のクリープ変形中における強磁性相の生成をPhase-field法を用いてシミュレーションした。相の析出と成長を同時に取り扱うために、実験結果に基づいたモデルを構築した。このモデルでは、クリープ変形中に炭化物近傍に蓄えられたひずみエネルギーが、相析出の駆動力を増加させると考える。ひずみエネルギーは、炭化物周辺の転位密度の分布関数に基づき評価し、相の核形成エネルギーの計算に用いた。シミュレーション結果は、炭化物と相のモル分率の変化とよく一致していた。さらに、クリープ変形中の転位密度の増加率が、相のモル分率の変化挙動に影響を与えることが明らかになった。
新谷 剛志*; 塚田 祐貴*; 白木 厚寛*; 村田 純教*; 森永 正彦*; 高屋 茂; 小山 敏幸*
no journal, ,
SUS316鋼のクリープ中の磁束密度変化量は、SUS304鋼に比べて極めて小さい。本研究では、この違いを組織自由エネルギーに基づき検討した。その結果、強磁性相であるbcc相の析出に寄与すると考えられる炭化物近傍でのひずみエネルギーは、ほぼ等しいことがわかった。このことから、磁束密度変化の鋼種による違いは、おもにSUS304鋼よりもSUS316鋼のほうが強磁性相析出の活性化エネルギーが大きいことに起因すると考えられる。
塚田 祐貴*; 白木 厚寛*; 村田 純教*; 小山 敏幸*; 高屋 茂; 森永 正彦*
no journal, ,
SUS304鋼における炭化物と強磁性相の生成の関連を明らかにするために、熱力学データベースと炭化物近傍の転位密度に関する実験データをもとに、Phase-field計算を実施した。その結果、高温での損傷を強磁性相析出量と定量的に関連付けるには、炭化物近傍の転位密度の変化及び強磁性相析出のしきい応力の存在を考慮することが重要であることがわかった。
塚田 祐貴*; 白木 厚寛*; 村田 純教*; 高屋 茂; 小山 敏幸*; 森永 正彦*
no journal, ,
304オーステナイト鋼のクリープ中における相変態に関してフェーズフィールドシミュレーションを実施し、炭化物と強磁性相の生成と成長を再現した。炭化物周辺に蓄積したクリープ転位エネルギーは、相生成の駆動力となる。相析出への転位密度の影響を調べた結果、転位密度の少しの違いが相の析出挙動に大きく影響することがわかった。
/Zr反応拡散対に対するフェーズフィールド解析西田 侑樹*; 塚田 祐貴*; 小山 敏幸*; 倉田 正輝
no journal, ,
過酷事故では、燃料ペレット(主成分UO)と被覆管(主成分Zr)が相互作用し、界面近傍に、低融解温度の層が形成されると考えられている。従来、シビアアクシデント解析コード等では、約1900Cで溶融が始まると言う簡素化モデルを用いている。しかし、材料科学的にU-Zr-Oの三元系を検討すると、原理的には、それより低い温度で液相出現すると考えられる。本研究では、フェーズフィールド法解析モデルを開発し、液相出現条件を検討した。1500Cのモデル計算では、成分の相互拡散過程において液相が準安定的に存在しうることを示した。また、液相だけでなく、UO相やZr金属相等の関係する固相で、スピノーダル分解が起こる可能性が高く、これが層構造形成を加速化する可能性を見いだした。
倉田 正輝; 中村 勤也*; 山田 亘*; 小山 敏幸*; 高木 知弘*; 南口 誠*; 徳永 達也*
no journal, ,
シビアアクシデント時の燃料破損メカニズム解明に向けた、マルチスケール、フィジクス解析モデルとデータベースの開発に関する経産省プロジェクトが、原子力機構,電力中央研究所,新日鐵住金,大学の協力で進められている。その概要と進捗を報告する。2012年度には候補解析モデルやデータベースの技術調査とモデル計算を実施した。破損核燃料や制御棒内部でのメゾスケールでの破損進展モデルに関しては、液相化条件を解明するためのマルチスケールフェーズフィールド法の基本モデル等を開発した。セグメントスケールでは界面モデルと流体解析を組合せた手法がキャンドリング現象に適用できることを示した。工学規模では、有限要素法とこれらを組合せることで実用的な解析が実施できる見通しを得た。熱力学データベースに関しては、既存データベースを用いたモデル解析により、制御棒破損やコンクリートとの反応に係わる解析精度が十分でない等の開発課題を抽出した。本事業では、モデル開発だけでなく、モデリングに必要となる実験データも取得することを計画している。既存装置を使った予備試験により、開発する3基の試験装置の概略仕様を固めた。
倉田 正輝; 中村 勤也*; 田中 正博*; 小山 敏幸*; 高木 知弘*; 徳永 達也*; 南口 誠*
no journal, ,
原子力機構が実施している経産省受託事業「シビアアクシデント時の燃料破損溶融過程解析手法の高度化」の概要と現状を、核燃料部会の企画セッションにて報告する。
