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岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 上野 孝太*; 片岡 美波*; 栗原 諒*; 徐 平光; 大竹 淑恵*
ISIJ International, 62(5), p.1013 - 1022, 2022/05
被引用回数：2 パーセンタイル：32.54(Metallurgy & Metallurgical Engineering)Neutron diffraction is a powerful non-destructive method for evaluating the microscopic structure and internal stress of metal plates as a bulk average. Precise neutron diffraction measurements with a high intensity neutron beam have already been carried out at large-scale neutron facilities. However, it is not easy to provide users with enough experimental opportunities. We are working on upgrading the neutron diffractometer with techniques of time-of-flight to enable stress measurements at RIKEN accelerator-driven compact neutron source (RANS). To improve neutron diffraction resolution, delayed neutrons, which expand neutron beam pulse width, should be suppressed. However, it is difficult to separate the delayed neutrons experimentally. In this study, a new analysis method has been proposed to deconvolute the diffraction peak from the delayed neutron component. Moreover, a new collimator system, called decoupled collimator system, has been developed to reduce the number of delayed neutrons. The diffraction patterns from a powder sample of pure body-centered cubic iron were measured with the decoupled collimator and the diffraction peak of {211} reflection was analyzed by the new analysis method using a model function of a single exponential decay function convoluted with a Gaussian function. By this method, the decoupled collimator system has been confirmed to achieve a smaller measurement limit of lattice strain 
than a small-aperture polyethylene collimator system and a non-collimator system. The currently available was 6.7
10
, this means that the internal stress up to 130 MPa can be well evaluated for steel materials with a Young's modulus of 200 GPa at RANS.
-rays有阪 真; 渡邉 雅之; 石崎 学*; 栗原 正人*; Chen, R.*; 田中 寿*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1543 - 1547, 2015/02
被引用回数：13 パーセンタイル：70.51(Chemistry, Analytical)不溶性フェロシアン化物は、溶液中のセシウム(Cs)を選択的に吸着する材料としてよく知られている。本研究では、不溶性フェロシアン化物類縁体であるヘキサシアノ鉄酸金属錯体塩(MHCF: M=Fe, Cu, Ni)から成るナノ粒子吸着材を対象に、線照射に対する吸着材の安定性と線照射がCs吸着能に与える影響について調べた。50
300kGyの吸収線量の範囲において、線照射後の硝酸中にFe, Cu、又はNiがわずかながら検出され、吸収線量の増加に伴いそれらの濃度が増加することから、放射線分解の進行が確認された。その際、MHCF中の炭素, 窒素, 水素の組成比は維持されていた。一方、CsのMHCFへの分配係数は充分に大きな値を示し、明確な吸収線量依存性が見られなかったことから、長期の使用に耐え得ると考えられる。
adsorption 
lattice defect sites of Prussian blue filled with coordination and crystallization water molecules石崎 学*; 秋葉 沙依*; 大谷 麻子*; 星 祐二*; 小野 健太*; 松葉 茉優*; 富樫 貴成*; 金井塚 勝彦*; 坂本 政臣*; 高橋 顕*; et al.
Dalton Transactions, 42(45), p.16049 - 16055, 2013/12
被引用回数：178 パーセンタイル：99.58(Chemistry, Inorganic & Nuclear)福島第一原子力発電所の事故を受けて、プルシアンブルー(PB)をベースにした高性能セシウム(Cs)吸着剤を開発するために、PBへのCsイオンの吸着の基本メカニズムを明らかにした。Csイオン吸着能に関して2種類のPBナノ粒子を比較したところ、4Fe
と3[Fe
(CN)
]
から合成された典型的なPB-1では、市販のPB-2よりも効率的に吸着することを明らかにした。この違いが、PB上に形成される欠陥の数で決まることを突き止めることができた。
Chen, R.*; 田中 寿*; 川本 徹*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; Na, H.*; 栗原 正人*; 渡邉 雅之; 有阪 真; 南川 卓也
Electrochimica Acta, 87, p.119 - 125, 2013/01
被引用回数：108 パーセンタイル：94.92(Electrochemistry)銅(II)ヘキサシアノ鉄酸(III)を用いた今までにない電気化学的吸着システムによる廃液からのセシウムの選択的除去法が提案された。このシステムは余分な化学薬品を使用することなく、濾過処理も必要としないセシウムの分離法として利用できる。セシウムの取りこみと脱離は、電気化学的に適当な電位を陽極、陰極間にかけるスイッチングにより制御可能である。バッチ実験の速度論的研究結果は、粒子間拡散方程式によく合致し、急こう配な上昇とそれにつづくプラトーを二段階過程方程式として反映している。他の共存アルカリ金属イオンがあっても、高い分配係数(
510
mL/g以上)を与え、効率的なセシウムの除去がpH0.3から9.2までの広い範囲で可能で、放射性廃液処理に有効な方法であると考えられる。
Chen, R.*; 田中 寿*; 川本 徹*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; 栗原 正人*; 渡邉 雅之; 有阪 真; 南川 卓也
Electrochemistry Communications, 25, p.23 - 25, 2012/11
被引用回数：50 パーセンタイル：79.8(Electrochemistry)初めて水分散性銅ヘキサシアノ鉄酸(CuHCF)インクを合成し、そのナノ粒子を放射性廃液からのセシウムを電気化学的に除去するために、電極上にコートした。セシウムの取りこみは陽極と陰極間の電位スイッチにより制御することができた。広いpH範囲(0.2-8.9)で効率的にセシウムの除去が可能であり、放射性廃液処理に有効な方法であることを示唆している。合成されたCuHCFナノ粒子は、簡易印刷法と同様、簡便かつ一様に電極上に湿式コートされるため、低予算でパターンやサイズを実現可能である。これは、大きなサイズの吸着電極をカラム中に作製することで、放射性廃棄物からのセシウムの除去において、連続除去、リサイクル可能な分離法を提示することができることを示している。
田中 寿*; 川本 徹*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; 栗原 正人*; 有阪 真; 南川 卓也; 渡邉 雅之
no journal, ,
放射性廃液の中に含まれるセシウムイオンをヘキサシアノ鉄酸金属塩のナノ粒子インクより作製した電極を用いて電気化学的に吸着/脱離のコントロールを行う。これにより繰り返し利用のできるコンパクトで高効率のセシウムイオンの回収システムの開発について報告する。
田中 寿*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; 川本 徹*; 栗原 正人*; 有阪 真; 南川 卓也; 渡邉 雅之
no journal, ,
ヘキサシアノ鉄酸銅錯体は電気化学的に酸化還元することで、セシウムを繰り返し吸着脱離することができる材料である。われわれはヘキサシアノ鉄酸銅錯体を金属電極上に製膜した薄膜電極でその性能評価を行い、またこの電極の効率を上げるべく、吸着材の厚膜化などを試みた。ヘキサシアノ鉄酸銅錯体の電気化学的吸着性能として、4サイクルで約90%のセシウムを吸着できることを明らかにした。厚膜化することにより、電気化学的な効率が50倍向上することを見いだした。
田中 寿*; Chen, R.*; 福島 千賀子*; Na, H.*; 浅井 幸*; 川本 徹*; 栗原 正人*; 有阪 真; 南川 卓也; 渡邉 雅之
no journal, ,
ヘキサシアノ鉄酸金属錯体は電気化学的に酸化還元することで、セシウムを繰り返し吸着脱離することができる材料である。これをナノ粒子化したインクを用いて金属電極上に製膜した薄膜電極を開発した。その電気化学的吸着脱離条件について、特に酸性雰囲気下,複数イオン共存下の特性について報告する。
線照射がセシウム吸着に与える影響有阪 真; 渡邉 雅之; 栗原 正人*; Chen, R.*; 田中 寿*
no journal, ,
セシウム吸着剤の候補の一つであるヘキサシアノ鉄酸金属錯体(MHCF: M=Fe, Cu, Ni)の線照射に対する安定性と線照射がセシウム吸着能に与える影響について調べた。線照射は、乾燥状態及び湿潤状態(硝酸共存下)で行われ、照射前後のMHCFを元素分析することにより安定性を評価した。湿潤状態での照射では、すべてのMHCFについて照射線量の違いによる組成の変化は観察されなかったが、わずかずつではあるが放射線分解が進行することがわかった。セシウム吸着能はバッチ法によりセシウムの分配係数を取得することにより評価した。照射状態及びMHCFの中心金属の違いによりその分配係数は数百から数十万と大きく異なったが、すべてのMHCFについて照射線量依存性は観察されなかった。以上のことから、線の照射がMHCFの安定性を大きく損ねることはなく、セシウム吸着能も保持されると結論付けた。
有阪 真; 渡邉 雅之; 石崎 学*; 栗原 正人*; Chen, R.*; 田中 寿*
no journal, ,
本研究では、不溶性フェロシアン化物類縁体であるヘキサシアノ鉄酸金属錯体(MHCF)から成る吸着材を電極に用い、高レベル廃液中に含まれるセシウムを電気化学的に回収することを目指している。今回は、その材料となるMHCFの線に対する安定性とセシウム吸着能に与える影響を調べた。線照射は、MHCF単独または硝酸共存下で行われた。MHCF中の炭素,水素,窒素の組成を照射前後で比較したところ、硝酸の有り無しに関わらず、変化は確認されなかった。一方、硝酸共存下での照射後、分離した硝酸をICP-MSにより分析したところ、MHCFを構成する鉄および銅が検出され、吸収線量の増加に伴いその量が僅かながら増加することが確認された。これらの結果から、線照射によるMHCFの放射線分解はMHCFの組成を維持しながら進行することがわかった。また、線照射後のMHCFを用いてセシウムの吸着試験を行ったところ、セシウムのMHCFに対する分配係数は吸収線量に関わらず、高い値で維持された。300kGyまでの吸収線量では、MHCFは繰り返し使用に耐え得ることがわかった。
田中 寿*; Chen, R.*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; 川本 徹*; 石崎 学*; 栗原 正人*; 有阪 真; 南川 卓也; 渡邉 雅之
no journal, ,
Csの吸着材料としてよく知られているヘキサシアノ鉄酸金属錯体塩(MHCF)を新たにナノ粒子インク化することで加工性を高め、ユーザビリティに優れた材料としての応用を進めてきた。このインク化MHCFを用いて、選択的Cs分離回収を電気的にかつ繰り返し行うことのできるシステムの構築を目指している。今回の報告では、その電気化学的吸着脱離条件について、特に複数イオン共存下の特性について報告する。
Chen, R.*; 田中 寿*; 福島 千賀子*; 浅井 幸*; 川本 徹*; 栗原 正人*; 石崎 学*; 有阪 真; 南川 卓也; 渡邉 雅之
no journal, ,
ヘキサシアノ鉄酸遷移金属化合物(MHCFs)は、選択性と高い吸着容量により優秀なイオン交換体として知られている。CuHCF
はアルカリ金属イオン特にセシウムの分離において放射性廃棄物からの分離に利用されてきた。これまでCuHCFナノ粒子を電極材料上に被覆した電極をカラムシステム中に組み込むことでセシウムの電気化学的除去が可能な簡便な方法の開発を行ってきた。本研究では、カラム試験において連続的に放射性セシウムを分離できることを示す。
有阪 真; 渡邉 雅之; 石崎 学*; 栗原 正人*; Chen, R.*; 田中 寿*
no journal, ,
本研究では、不溶性フェロシアン化物類縁体であるヘキサシアノ鉄酸金属錯体(MHCF)から成る吸着材を電極に用い、高レベル廃液中に含まれるセシウムを電気化学的に回収することを目指している。今回は、SUS316L基板上に作成したMHCF薄膜の線照射に対する安定性について調べた。MHCF薄膜への線照射は、硝酸共存下で行われた。照射後に分離した硝酸をICP-MSにより分析したところ、MHCFを構成する鉄および銅が検出され、鉄および銅の溶出量は、70kGy程度まで一様に増加し、その後一定値となることを確認した。照射前に基板上に固定化されたMHCF重量の20-30%の溶出が起きる一方、共存する硝酸の濃度によりそれらの溶出挙動は変化しなかった。粉末状のMHCFの放射線耐性は非常に高いことがわかっているので、基板上への固定化の方法については再検討が必要であることがわかった。
角田 龍之介*; 高村 正人*; 徐 平光; 岩本 ちひろ*; 高梨 宇宙*; 大竹 淑恵*; 栗原 諒*; 高橋 進*; 鈴木 裕士
no journal, ,
During the production of high-strength steel structural parts, the residual stress is necessary to be well controlled for the better dimensional accuracy and the longer service life. The neutron diffraction measurement is a good candidate to monitor the microscopic lattice strain of polycrystalline materials in bulk average. RANS (Riken Accelerator-driven Compact Neutron Source) has been developed and upgraded aiming at in-house, on-site and on-demand measurements to meet with industrial needs. Recently, the phase volume fractions and the bulk textures of steel materials have been measured successfully at RANS. In order to measure the lattice strain at RANS, it is required to improve the energy resolution to observe slight peak shift, and the decoupled moderator is thought as a good solution method for that. In this study, a new decoupled moderator consisting of polyethylene with 20 cmm thickness and B
C rubber was designed and fabricated, and its neutron beam characteristic was investigated in order to improve the time energy resolution to realize in-house neutron stress measurement at RANS. Here, the preliminary results of the resolutions comparing between the new decoupled moderator and the traditional coupled moderators with 20 and 40 mm thickness polyethylene will be reported together with the scattering angle dependent instrumental resolution of the linear neutron position-sensitive detector.
高村 正人*; 岩本 ちひろ*; 徐 平光; 角田 龍之介*; 栗原 諒*; 箱山 智之*; 池田 義雅*; 鈴木 裕士; 大竹 淑恵*
no journal, ,
High strength steels are becoming more and more important in automotive body structures for good weight reduction, providing further requirement in the balance between strength and formability. Numerical models in forming simulations taking into account the texture evolution may accurately analyze macroscopic plastic behavior, through referring to local surface texture measurement using Electron backscatter diffraction or X-ray diffraction. In contrast, neutron diffraction may measure the microstructure factors including bulk-averaged texture, enable to more deeply understand the mechanisms of deformation behavior. Such neutron diffraction studies usually require large-scale experimental facilities like a reactor and a large accelerator, so meet certain difficulty in the instrumental accessibility. To solve these problems, Riken Accelerator-driven Compact Neutron Source (RANS) has been developed. On-site evaluation of microstructural factors enables us to analyze metal deformation processes more efficiently. Authors have recently succeeded in accurately measuring the texture evolution of an IF steel and also in determining the retained austenite volume fraction of multi-phase steels, by optimizing the beam condition and layout of collimators, samples, detectors, etc. These results show the possibility of practical use of an in-house compact neutron source in laboratories of universities, research institutes and industrial firms.
高村 正人*; 岩本 ちひろ*; 徐 平光; 上野 孝太*; 栗原 諒*; 鈴木 裕士; 大竹 淑恵*
no journal, ,
Plastic forming processes of metallic sheets, 
, forging, rolling, bending, pressing, drawing, and extruding, are important manufacturing methods to produce complex mechanical parts. Numerical simulation using the finite element method based on the crystal plasticity theory has been thought valuable to improve the forming accuracy and reduce the forming defects, especially for high strength automotive metallic sheets. For the realization of reliable numerical modelling and the development of strength-formability well-balanced novel metallic sheets, the bulk average microstructure information closely related to the mechanical characteristics is highly expected to be on-site available, or at least may be measured in time through neutron diffraction. Towards these on-site neutron diffraction measurement requirements from forming process designers and materials researchers, RIKEN has developed an accelerator-driven compact neutron source (RANS) and realized the texture and phase fraction measurement at a good precision level. Recently, a novel residual measurement technique using RANS is being carried out.
岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 上野 孝太*; 栗原 諒*; 徐 平光; 鈴木 裕士; 大竹 淑恵*
no journal, ,
理化学研究所小型中性子源RANSでは、これまでに飛行時間法による中性子回折測定の開発を行っており、集合組織や体積率の測定を成功させてきた。さらに、残留応力測定への高度化として回折線分解能を向上するために、大型施設で利用されている非結合型中性子減速材の導入によって、結合型中性子減速材の場合と比較してBCC鉄粉の211結晶面からの回折線分解能が若干改善された。本研究では、回折線強度を増やし、かつバックグラウンドを低減するためのビームライン開発を行った。まず、空間的・時間的に広がった中性子ビームがサンプルへ照射されることを防ぐため、また広がった中性子ビームが実験室内床面などから散乱されることで発生するバックグランドを抑えるため、減速材から中性子取り出し口までの開口部内壁に、熱中性子遮蔽材であるBCゴムシートを貼りつけた。さらに、サンプルへのビーム強度を増加させるため、これまで中性子取り出し口からサンプルまでの間に設置していた長さ3m、開口5050mm
のポリエチレンコリメータを外し、長さ3m、開口250250mmのボロン含有ポリエチレン(BPE)導管を設置した。この導管の下流側開口部には、上流からのビーム由来のバックグラウンドを低減するために、BPE導管の最下流に開口50mm角、厚さ15mmのBCゴムシートで作成したコリメータを設置した。この改善後のセットアップを用いてBCC鉄粉回折線を測定し、改善前のセットアップ時における回折線分布と比較した。200結晶面以外の回折線ピークにおいて、セットアップ改善後の回折線強度が増加し、また回折線ピークの形状も鋭い形状をしている結果が得られている。この改善により、RANSにおける残留応力測定のS/N向上及び測定時間短縮化が可能となることが示された。
徐 平光; 岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 大竹 淑恵*; 栗原 諒*; 上野 孝太*; 片岡 美波*; 山本 和喜; Harjo, S.; 菖蒲 敬久
no journal, ,
Neutron diffraction can collect sample-volume averaged diffraction patterns due to the excellent penetrability and the coarse beam spot, valuable for investigating bulk microstructure changes of polycrystalline materials. In recent years, several neutron instruments in Japan have been employed for precise bulk texture evaluation. The engineering materials diffractometer attached with large sample stage and precise radial collimators at J-PARC has realized a reliably combined Rietveld texture evaluation, simultaneously providing crystallographic textures and other profile-analysis-related material parameters such as crystal structures, stress tensors. The RANS compact neutron source has enabled reliable bulk texture evaluation of steel materials through reasonably using a high stereographic angle resolution and a large sample-gauge volume. As a feed-back from the texture measurement technique based on RANS compact neutron source, recently, weak diffraction patterns step-by-step collected in very short time from RESA neutron diffractometer at JRR-3 have been utilized to realize the precise texture evaluation of various polycrystalline materials, , a standard rock material, and different steel materials.
岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 上野 孝太*; 片岡 美波*; 栗原 諒*; 徐 平光; 大竹 淑恵*
no journal, ,
Neutron diffraction is a powerful non-destructive method for evaluating the microscopic structure and internal stress of metallic materials and related semi-finished parts as a bulk average. To implement on-site stress measurements via the neutron diffraction at laboratories and factories frequently and even daily, we are establishing and upgrading the novel measurement and analysis methodology of time-of-flight neutron diffraction at RIKEN accelerator-driven compact neutron source (RANS). In this study, we have proposed two methods to improve the determination resolution of the diffraction peak position by focusing on delayed neutrons due to background scattering from devices such as reflector surrounding the neutron moderator and the polyethylene collimator. First, an analysis method has been proposed to deconvolute original diffraction peak from the delayed neutron component by defining a new model function to well describe the profile shape of delayed neutron diffraction. Second, a new decoupled collimator system has been developed to reduce the number of delayed neutrons. The diffraction patterns from a powder sample of pure body-centered cubic iron were measured with the decoupled collimator and the diffraction peak of {211} reflection was analyzed by the new analysis method using the neutron diffraction profile model function, 
, a single exponential decay function convoluted with a Gaussian function. By this method, the decoupled collimator system has been confirmed to achieve a smaller measurement limit of lattice strain 
than a small-aperture polyethylene collimator system and a non-collimator system. The currently available was 6.710, which means that the internal stress up to 130 MPa can be well evaluated at RANS for steel materials with a Young's modulus of 200 GPa.
岩本 ちひろ*; 栗原 諒*; 高村 正人*; 高橋 進*; 鈴木 康介*; 徐 平光; 大竹 淑恵*
no journal, ,
中性子回折測定は、鉄鋼材料に溶接加工や鍛造加工を施した際に発生する残留応力を非破壊かつ定量的に測定できる最適な手法である。小型中性子源による中性子回折測定の実現は、このような測定のものづくり現場でのオンサイト測定を可能にし、材料加工研究開発のさらなる加速要望に応えるために必須である。一方で、中性子回折による応力測定には、回折線ピークの微小なシフトを測定するために高い回折線測定分解能が必要である。回折線分解能向上のためには、チョッパー機構やポイズンモデレータなどの短パルス化デバイス導入が一般的である。しかしながら、これらのデバイスは、ビーム強度の低下に直結し、かつ追加遮蔽導入によるシステムの大型化にもつながるため、中性子ビーム強度の低い小型中性子源の現場導入を前提とした開発には不向きである。本研究では、線源より下流側で中性子ビームの長パルス化を引き起こす"遅延中性子"に着目し、中性子ビーム強度と回折線測定分解能の間のトレードオフの関係を打開するための2つの開発を行なった。ひとつは、遅延中性子の発生を防ぐ非結合型コリメータシステムの開発、もうひとつは遅延中性子による長パルス化の影響を分離できる新しい回折線フィッティング関数を導入した解析法である。理化学研究所の小型加速器中性子源RANSのビームラインで、これらの手法を取り入れて、S45C試料に応力を付加させた既知応力サンプルからの中性子回折線を測定した。その結果500MPaの圧縮応力を格子ひずみから同定することに成功した。
