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論文

Formation of nanoscale protrusions on polymer films after atomic oxygen exposure; Observations with positron annihilation lifetime spectroscopy

後藤 亜紀*; 満汐 孝治*; 岡 壽崇; 田川 雅人*; 山下 真一*

Langmuir, 39(34), p.11954 - 11963, 2023/08

原子状酸素(AO)は地球低軌道における残留大気の主要成分の1つであり、5eVのエネルギーで宇宙船に衝突し、高分子材料表面にナノスケールの突起を形成する。本研究では、高分子の化学構造がAOによる微細構造形成に与える影響を明らかにするため、陽電子消滅寿命測定法を用いて高分子材料の自由体積空孔サイズおよび化学変化を調べた。AO照射によって高分子両面に形成される酸化層の表面からの深さは、ポリエチレンとポリプロピレンの方がポリスチレンよりも深いことがわかった。自由体積空孔サイズはポリスチレンが最も小さく、ポリピロピレン,ポリエチレンの順に大きかったことから、高分子の自由体積空孔の大きさの違いがAOの注入深さに影響を与え、結果として酸化層の厚さや表面形状が変化したと考えられる。

論文

Characterization of surface carbon films on weathered Japanese roof tiles by soft X-ray spectroscopy

村松 康司; 山下 満*; 元山 宗之*; 広瀬 美佳*; Denlinger, J. D.*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

X-Ray Spectrometry, 34(6), p.509 - 513, 2005/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:5.68(Spectroscopy)

軟X線分光法を用いて、いぶし瓦表面炭素膜の耐候性を調べた。軟X線吸収分光測定から、炭素膜の表面では酸化反応が進行し、この酸化状態は主としてカルボキシル基の形成で説明できた。軟X線発光分光測定から、数年程度の外部環境被爆では炭素膜内部の層構造は乱れないことがわかった。以上から、いぶし瓦の耐候性は自然酸化反応が炭素膜の表面から進行することで理解できた。

報告書

原研-サイクル機構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

上野 文義*; 永江 勇二; 根本 義之*; 三輪 幸夫*; 高屋 茂; 星屋 泰二; 塚田 隆*; 青砥 紀身; 石井 敏満*; 近江 正男*; et al.

JNC TY9400 2005-013, 150 Pages, 2005/09

JNC-TY9400-2005-013.pdf:37.33MB

原研とサイクル機構との融合研究として進めてきた、照射環境によって生じる構造材料の照射劣化現象を対象とした機構解明、早期検出及び評価方法の開発に関する最終報告書である。

報告書

原研-サイクル機構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

上野 文義; 永江 勇二*; 根本 義之; 三輪 幸夫; 高屋 茂*; 星屋 泰二*; 塚田 隆; 青砥 紀身*; 石井 敏満; 近江 正男; et al.

JAERI-Research 2005-023, 132 Pages, 2005/09

JAERI-Research-2005-023.pdf:33.03MB

原研とサイクル機構は、平成15年度から研究開発の効率的推進と研究の相乗的発展を目指す「融合研究」を開始した。本研究は、「融合研究」の一つとして、高速炉や軽水炉環境などの照射環境において生じる構造材料の照射劣化現象を対象に、劣化機構の解明,早期検出及び評価方法の開発を目的とした。平成16$$sim$$17年度は、本研究に用いる照射材対応の遠隔操作型の微少腐食量計測装置,腐食試験装置及び漏えい磁束密度測定装置を整備し、SUS304の照射後及び非照射クリープ試験片や照射後高純度モデル材を共通試料とし、両手法を用いた劣化検出を試みるとともに、比較のための非照射劣化模擬試料を用い、基礎的なデータを取得した。これらの結果に基づき、本研究において提案した劣化評価法の適用性を検討した。

論文

Evaluation of carbon films on the Japanese smoked roof tile "Ibushi-Kawara" by angle-dependent soft X-ray emission spectroscopy using synchrotron radiation

村松 康司; 山下 満*; 元山 宗之*; Denlinger, J. D.*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Spectrochimica Acta, Part B, 59(8), p.1317 - 1322, 2004/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:10.22(Spectroscopy)

電子線マイクロアナライザーで測定したグラファイトのCKX線発光スペクトルについて、そのスペクトル形状の偏光依存性を議論した。スペクトルの解析には分子軌道計算を用い、その結果をいぶし瓦表面炭素の構造解析に応用した。

論文

A New type of neptunyl(VI) hydroxide which is topologically similar to $$alpha$$-UO$$_{2}$$(OH)$$_{2}$$

中田 正美; 北澤 孝史*; 斎藤 孝*; Wang, J.*; 竹田 満洲雄*; 山下 利之; 佐伯 正克

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 76(7), p.1375 - 1378, 2003/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:30.06(Chemistry, Multidisciplinary)

われわれは、ネプツニル(VI)化合物とウラニル(VI)化合物の相違を、水酸化物についてX線回折測定や$$^{237}$$Npメスバウア分光法を用いて研究をおこなった。その際、新たな$$alpha$$-NpO$$_{2}$$(OH)$$_{2}$$が合成でき、X線回折測定及び$$^{237}$$Npメスバウア分光測定をおこなったのでその結果を報告する。$$alpha$$-NpO$$_{2}$$(OH)$$_{2}$$は、orthorhombic型NpO$$_{2}cdot$$H$$_{2}$$Oを熱分解することにより得られた。X線回折測定をした結果、Npは8配位を持った$$alpha$$-UO$$_{2}$$(OH)$$_{2}$$と同構造であることがわかった。$$^{237}$$Npメスバウア分光測定をした結果、NpO$$_{2}$$(OH)$$_{2}cdot$$H$$_{2}$$O及び$$beta$$-NpO$$_{2}$$(OH)と異なるスペクトルが得られた。$$^{237}$$Npメスバウア分光法は、アイソマーシフトや四極子相互作用に関する物性情報とともに、区別が難しい化合物を区別することができる有効な測定法である。

論文

Creep-fatigue crack propagation behavior in a surface cracked plate

渡士 克己; 野中 勇*; 金子 秀明*; 佐藤 恭*; 山下 満男*; 朝田 泰英*

Nuclear Engineering and Design, 139(3), p.293 - 298, 1993/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:29.81(Nuclear Science & Technology)

平面上の表面き裂のクリープ疲労下での進展挙動を明らかにするために、一連の実験を行った。その結果、表面き裂の前縁形状を計測するためビーチマーク法と電気ポテンシャル法を併用することが有効であることがわかった。また、き裂前縁形状は、負荷モードに影響を受けることがわかった。き裂進展速度を整理するための破壊力学パラメータを簡易的に求める方法を提案し、その有効性を確認した。

報告書

SUS304板材およびインコネル718板材の高温強度試験

仲西 恒雄*; 山下 満男*; 北見 彰*

PNC TJ203 83-03, 110 Pages, 1983/03

PNC-TJ203-83-03.pdf:5.51MB

本研究の目的は,高速原型炉「もんじゅ」の主要構造材料であるSUS304鋼のリラクセーションデータの拡充,および低サイクル疲労強度に及ぼすひずみ波形効果について調べること,およびインコネル718材の低サイクル疲労強度を明らかにすることである。 供試材は,SUS304鋼は板厚40mmの熱間圧延鋼板,インコネル718材は板厚20mmの熱間圧延材である。 SUS304鋼板材の600$$^{circ}C$$におけるリラクセーション特性は,従来500$$^{circ}C$$,550$$^{circ}C$$で見られたような著しい初期応力緩和およびその後一時的に緩和速度が0となるような現象は生ぜず,初期応力緩和は比較的緩やかであり,かつ安定することなく残留応力は低下し続ける。また,短時間側ではクリープひずみ式による記述は難しいが,長時間側では時間係数$$alpha$$R=1の計算結果とほぼ一致する。SUS304鋼の550$$^{circ}C$$における対称三角波(ひずみ速度0.01%/s)及び鋸歯状波(引張方向ひずみ速度0.005%/s,圧縮方向ひずみ速度1%/s)の疲労寿命を比較すると,鋸歯状波の疲労寿命は三角波より30%程短くなった。 インコネル718板材の500$$^{circ}C$$,550$$^{circ}C$$における低サイクル疲労強度は,500$$^{circ}C$$では全ひずみ範囲$$Delta$$$$epsilon$$t=0.9%で,550$$^{circ}C$$では$$Delta$$$$epsilon$$t=0.8%でそれぞれほぼ疲労限となった。

口頭

レーザー駆動粒子線加速における電子温度計測手法の確立

榊 泰直; 西内 満美子; 前田 祥太; 石田 祥大*; 山下 智弘*; 片平 慶*; Pikuz, T.; Faenov, A.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; et al.

no journal, , 

原子力機構が研究を進めているレーザー駆動イオン加速においては、高強度フェムト秒レーザーによって数十MeVのイオン加速というや、アルミを高電荷状態にして10MeV/核子に加速するなど、世界でトップクラスのイオン加速が可能な状況になっている。レーザー駆動粒子線加速(陽子や重イオン)を効率的行うためには、その加速メカニズムに寄与するパラメータの一つである電子温度を、イオンの加速エネルギーと関連づけて解析する必要がある。我々は、現在利用している電子温度診断の手法を高度化し、多角的に計測することで精度の高い診断を行うことを目指している。その進捗について講演する。

口頭

改良ステンレス鋼燃料被覆管のBWR装荷に向けた研究開発,3-8; 照射後機械特性

高橋 克仁*; 野末 満夫*; 三浦 祐典*; 坂本 寛*; 木村 明彦*; 鵜飼 重治*; 山下 真一郎

no journal, , 

事故耐性の高い改良ステンレス鋼燃料被覆管の研究開発の一環として、プロトタイプ燃料の設計に用いる基礎的データ取得のため、機械特性に及ぼす中性子照射の影響を評価している。FeCrAl-ODS鋼に対して損傷量2.6, 3.9, 7.8および13dpaを目標とした中性子照射試験を実施しており、このうち、2.6dpaまで照射した試験片の機械特性を評価した。

口頭

原子状酸素による高分子材料表面への微細構造形成; 高分子表層の自由体積

後藤 亜紀*; 田川 雅人*; 満汐 孝治*; 岡 壽崇; 山下 真一*

no journal, , 

宇宙機が周回する地球低軌道には残留大気が存在し、その主成分は原子状酸素(AO)である。宇宙機の周回速度は約8km/sであり、これを相対速度としてAOに衝突される。宇宙機を構成する熱制御材料など高分子材料は、AOとの相互作用によってその表面が酸化および浸食され、機械特性や熱光学特性が低下するため、地球低軌道を模擬したAO照射環境における高分子材料の劣化予測や防護技術の確立が不可欠である。本研究では、ポリエチレンなどの高分子材料にAOを照射し、微視的突起構造の形成と、照射に伴なう表面近傍での高分子の自由体積の変化を調べたところ、突起構造形成と自由体積サイズの減少の関連が示唆された。

口頭

Microstructure formation on polymers induced by atomic oxygen; Higher-order structure effects on morphologies

後藤 亜紀*; 丹司 尊*; 田川 雅人*; 満汐 孝治*; 岡 壽崇; 山下 真一*

no journal, , 

宇宙機が周回する地球低軌道に存在する残留大気の主成分である原子状酸素(AO)によって、宇宙機を構成する熱制御材料など高分子材料の機械特性や熱光学特性が低下することが知られているが、AO照射による表面形状の変化、特にナノ-マイクロスケールの突起物の形成メカニズムが未だ解明されていない。そこで、高分子材料にAOを照射して系統的に変化を調べたところ、形成された突起構造は照射温度の上昇とともに大きくなるが数は減ったことから、高分子鎖の熱的な運動が表面形状に影響をおよぼしていると推察された。

口頭

原子状酸素照射で高分子に生じる微細構造; 高分子の高次構造の影響

後藤 亜紀*; 丹司 尊*; 田川 雅人*; 満汐 孝治*; 岡 壽崇; 山下 真一*

no journal, , 

宇宙機が周回する地球低軌道には残留大気が存在し、その主成分は原子状酸素(AO)である。宇宙機を構成する熱制御材料など高分子材料は、時速8km/hでAOと衝突することで表面が酸化および浸食され、表面にナノスケールの突起構造を形成する。突起構造の形成を支配する要因を調べるため、結晶性と熱物性を評価した各種高分子材料に対してAOを照射し、SEMおよび陽電子消滅寿命測定法で表面を観察した。その結果、高分子の自由体積空孔および熱運動性がAOの侵入深さを左右し、その結果、突起構造のサイズや数密度を変化させるとわかった。

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