Angular correlation of the two gamma rays produced in the thermal neutron capture on gadolinium-155 and gadolinium-157

Goux, P.*; Glessgen, F.*; Gazzola, E.*; Singh Reen, M.*; Focillon, W.*; Gonin, M.*; 田中 智之*; 萩原 開人*; Ali, A.*; 須藤 高志*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2023(6), p.063H01_1 - 063H01_15, 2023/06

https://doi.org/10.1093/ptep/ptad059

We investigated the angular correlation of two -rays emitted in neutron capture at the Materials and Life Science Experimental Facility of J-PARC. The 14 Ge crystals in a cluster detector and one coaxial Ge crystal were employed. We obtained angular correlation functions for two -rays emerging in the electromagnetic transitions of the capture reactions on Gd and Gd. We found mild angular correlations for the strong, but rare transitions from the resonance state to two excited levels with known spin and parities. In contrast, angular correlations was negligibly small for arbitrary pairs of two -rays produced in the majority of transitions in continuum states.

Observation of a -wave one-neutron halo configuration on Mg

小林 信之*; 中村 隆司*; 近藤 洋介*; Tostevin, J. A.*; 宇都野 穣; 青井 考*; 馬場 秀忠*; Barthelemy, R.*; Famiano, M. A.*; 福田 直樹*; et al.

Physical Review Letters, 112(24), p.242501_1 - 242501_5, 2014/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.242501

軽い中性子過剰核では束縛線限界近くにハローと呼ばれる1あるいは2中性子が空間的に非常に広がった構造を持つことが知られているが、重くなってくると一般に軌道角運動量が大きくなり、変形も発達するためハローが存在するかどうかは不明だった。本論文では、非常に中性子過剰なマグネシウム同位体Mgの核力およびクーロン分解反応実験を理化学研究所RIBFにて行い、マグネシウム同位体でも波と考えられるハローを持つことを初めて明らかにした。本実験では、炭素標的と鉛標的の断面積の差から、ハロー構造に敏感なクーロン力による分解反応の断面積を引き出すとともに、脱励起線の測定によって、Mgの基底状態へ遷移する断面積も引き出した。実験値を大規模殻模型計算の結果と比較したところ、Mgの基底状態はMgの基底状態に波中性子が付いた波動関数が40%程度占め、その波成分がハロー構造を生み出していることがわかった。

Halo structure of the island of inversion nucleus Ne

中村 隆司*; 小林 信之*; 近藤 洋介*; 佐藤 義輝*; 青井 考*; 馬場 秀忠*; 出口 茂樹*; 福田 直樹*; Gibelin, J.*; 稲辺 尚人*; et al.

Physical Review Letters, 103(26), p.262501_1 - 262501_4, 2009/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.262501

理化学研究所のRIBFにて中性子過剰核Neの1中性子分離反応の断面積を測定した。鉛ターゲットと炭素ターゲットの断面積を比較することにより、Neのクーロン分解反応断面積が540(70)mbと導出された。その断面積は通常の原子核の断面積と比べ非常に大きく、中性子が非常に弱く束縛されているハロー構造を示唆している。この原子核のクーロン分解断面積を直接ブレークアップ模型と殻模型で求めた波動関数の重なり(分光学的因子)を組合せることにより定量的に計算した結果、Ne核の最後の1個の中性子は、普通の軌道の順序であるではなく軌道を主に占め、軌道の小さな軌道角運動量により一粒子ハローを形成していることが明らかとなった。

9Cr系鋼溶接継手供試体の熱疲労試験解析

田中 信之; 若井 隆純; 石崎 公人; 菊池 政之; 渡士 克己; 永田 敬

PNC TN9410 93-220, 112 Pages, 1993/09

PNC-TN9410-93-220.pdf:3.26MB

本報は、内面にナトリウムによる繰返し熱過渡を受ける9Cr系鋼製周溶接付き円筒型供試体の熱疲労き裂発生試験を対象とした実測温度データによる熱応力解析とクリープ疲労損傷計算の結果を示した報告書である。本報で評価対象とする供試体は、板厚20MM、15MM、および1-の3種の板厚の円筒母材部からなり、それぞれの円筒部には2本づつの周方向の溶接継手が含まれている。現在、このような供試体内部に 550と 300のナトリウムをそれぞれ5分づつ交互に流入させる条件で、熱過渡サイクル数9000回を目標に繰返し熱過渡試験を実施中である。本報ではまず有限要素法による弾性熱応力解析を汎用非線形構造解析コードFINASを用いて行い、この結果に基づいて設計基準の有する安全係数を取り除いた正味ベースのクリープ疲労損傷計算を、オーステナイト系ステンレス鋼である(SUS304)に対して開発した寿命予測法(TTSDS)を用いて実施した。伝熱・応力解析および損傷計算の材料定数には暫定的に材料室が定めた定数を採用した。この結果、現在計画している試験熱過渡サイクル 000回において、板厚20MM、15MM、および10MMの一般円筒母材部でのクリープ疲労損傷値はそれぞれ、約 1.1、 0.5、0.15となり、厚肉部ではある程度のき裂進展が、中間板厚部では初生段階のき裂の存在が、薄肉部ではき裂発生に至っていないことがそれぞれ予測された。一方、溶接継手部のき裂発生寿命予測については現時点では充分なデータが得られていないのが現状であるが、従来のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手の場合と同程度のひずみ集中係数が適用できるとすると、厚肉部および中間板厚部の溶接継手ではある程度のき裂進展が、薄肉部の溶接継手では初生段階のき裂の存在がそれぞれ予測された。

Creep-fatigue failure test and analysis of a vessel-type structure subjected to cyclic thermal transients

梅田 寿雄; 田中 信之; 渡士 克己; 菊池 政之; 岩田 耕司

Nuclear Engineering and Design, 140, p.349 - 372, 1993/06

https://doi.org/10.1016/0029-5493(93)90118-S

高速炉機器のいくつかの典型的な構造部位を模擬した,SUS304鋼製容器型構造供試体の熱過渡強度試験で得られたクリ-プ疲労破損デ-タを基に,形状不連続部および溶接継手部に対する非弾性解析の簡易適用法の検討,非弾性ひずみ集中係数の詳細分析,各種強度評価法の適用性検討ならびに破壊力学に基づくき裂進展解析を実施した結果について述べている。

STST熱応力き裂発生試験 非弾性解析と強度評価

田中 信之; 石崎 公人; 菊池 政之; 渡士 克己; 岩田 耕司

PNC TN9410 92-284, 229 Pages, 1992/05

PNC-TN9410-92-284.pdf:7.08MB

容器ノズル形状部の過渡熱応力下でのクリープ疲労強度評価法の詳細化を図ることを目的に,容器ノズルを模擬した試験体を用いた熱過渡強度試験結果について,弾塑性応力ひずみ関係,クリープ挙動,クリープ損傷評価法等をパラメータとする非弾性解析および同解析結果に基づくクリープ疲労損傷評価を行った結果以下が明らかとなった。(1) 弾塑性応力ひずみ関係に標準ひずみ速度の繰返し応力ひずみ関係を使用した非弾性解析結果をひずみ範囲に使用し,一方当該ひずみ範囲極値に対応する応力を初期応力としてクリープ損傷を計算すると供試体き裂発生状況と良好に対応するクリープ疲労損傷値が得られる。(2) 材料のクリープ挙動を考慮した非弾性解析結果と考慮しない非弾性解析結果とでは、クリープ疲労損傷値に有意な差が得られなかった。(3) (1)での評価について,標準ひずみ速度の繰返し応力ひずみ関係を低ひずみ速度の繰返し応力ひずみ関係に置き換えると、ひずみ範囲が10%、またクリープ疲労損傷値が20%程度増加するが、供試体き裂発生状況との対応に大幅な差違はなく、いずれも良好な破損との対応を示す。(4) (1)での評価について,標準ひずみ速度の繰返し応力ひずみ関係を単調負荷曲線に置き換えると,ひずみ範囲が3040%、またクリープ疲労損傷値が6080%程度増加し、単調負荷曲線を用いた損傷値は実際より広い範囲でのき裂発生を予想する結果となった。(5) クリープ損傷値を相当応力の時刻歴に沿って計算すると疲労損傷値に比べて無視できる程度の大きさのクリープ損傷値を示すに止まる。(6) き裂発生領域では,弾性解析結果にひずみ拡大係数1.2を乗じて求めたひずみ範囲は(1)による計算結果と良好に対応した。一方,き裂が発生していない領域ではこの方法は損傷値を過大評価する結果となった。

熱応力緩和構造モデル(1)供試体熱過渡強度試験; 第5報,き裂の解析と進展評価

田中 信之; 渡士 克己; 岩田 耕司; 吉田 博治*

PNC TN9410 91-295, 257 Pages, 1991/09

PNC-TN9410-91-295.pdf:5.17MB

構造物強度確性試験施設(TSS)を用いて、熱応力緩和構造モデル1)供試体の熱過渡強度試験を実施した。これまでに、供試体の設計・製作から熱過渡強度試験、解体検査、強度評価について一連の成果を報告してきている。本報告書は熱応力緩和構造供試体1)に発生した熱クリープ疲労き裂について破壊力学的手法を用いて解析・評価を行った結果について述べたものである。まず、き裂を有する軸対称あるいは3次元の有限要素モデルについて過渡荷重が負荷される場合の弾塑性クリープ解析を実施した。続いて、破壊力学パラメータとして、疲労き裂進展挙動を記述するJ積分およびクリープき裂進展挙動を記述するJ'積分について解析した。これらの破壊力学パラメータの解析は、CANIS-Jを用いて行った。熱過渡荷重が負荷される場合には熱歪が板厚方向に分布するため、通常用いられるJ積分は経路独立性を失うことが知られている。これに対して、今回の解析に採用したJ積分の拡張であるJ積分は経路に独立であり、熱応力場における破壊力学パラメータとして有効であることが確認された。一方、定常クリープ場に対して適用可能なJ積分を非定常クリープ場にまで拡張したJ'積分についてもほぼ経路独立と見なし得る結果が得られ、非定常・熱応力場における破壊力学パラメータとして有効であることが確認された。熱過渡荷重下では板厚方向にき裂が進展するのに伴って、疲労J積分範囲JあるいはクリープJ'積分範囲J'があるき裂深さで最大値を示し、その後減少することが知られている。今回解析した結果では、内筒溶接部、入口ノズル-上鏡周継ぎ手部、支持スカートシンニング部において板厚のほぼ1/2近傍で最大値を示した。さらに、供試体に発生したいくつかの代表き裂についてき裂深さとJおよびJ'の関係を把握し、熱クリープ疲労き裂で定式化された材料のき裂進展速度データ(疲労に対してda/dN vsJ、 クリープに対してda/dt vsJ')を用いて、解析で得られたJ、およびJ'を適用して得られるクリープ疲労き裂進展速度を用いれば、本供試体に発生した熱クリープ疲労き裂の進展挙動を比較的精度良く表現することができた。

熱応力緩和構造モデル(1)供試体熱過渡強度試験; 第4報,非弾性と強度評価

田中 信之*

PNC TN9410 90-106, 349 Pages, 1990/06

PNC-TN9410-90-106.pdf:15.29MB

本報では非弾性解析を実施する事により弾性解析結果に基づくクリープ疲労強度評価手法の精度向上を図るとともに、非弾性解析を応力、歪挙動の予測に留めずに、強度評価にまで適用する手法確立のための研究の一環として、繰返し熱過渡荷重を受ける構造物のクリープ疲労強度の評価を非弾性解析結果を用いて実施した結果について報告する。評価対象は構造物強度確性試験施設(略称TTS)で熱過渡試験を実施し、クリープ疲労強度データの得られている熱応力緩和構造モデル(1)供試体であり、まず解析手法に関連して、塑性に関する構成則に異なる歪速度での応力-ひずみ関係を使用することにより、弾塑性解析における応力-歪挙動に及ぼす歪速度の影響を検討した。また解析モデル化の過程で構造不連続部、溶接継手部等の詳細形状モデル化、母材部・溶金部に対する異なる材料特性のモデル化を含めた広範な弾性及び弾塑性クリープ解析を行ない、さらに、これらの解析結果に基づいて、設計基準の有する安全裕度を取り除いた正味ベースのクリープ疲労損傷評価を実施した。上記解析及び評価の結果、下記の知見が得られた。1. 定常繰返し応力ひずみヒステリシス曲線の2直線近似式を弾塑性構成則として用いる場合、熱過渡試験条件に対応するひずみ速度110の-6乗/sec条件では従来使用されてきた110の-3乗/sec条件に対し歪範囲、クリープ疲労損傷として大きな値を与える。この傾向は形状不連続部で大きく現われる。

原子炉施設用放射性核種生成量評価のための基盤データベースの整備,2; 放射化断面積データ及びライブラリーの作成に関する検討

深堀 智生; 柴田 恵一; 奥村 啓介; 岩本 信之; 田中 健一*

no journal, , 

原子炉施設の廃止措置を進めるには、これにより出てくる放射性廃棄物量を正確に予測することが必須であり、そのための基盤となるデータベースを早急に整備する必要がある。本報告では、第1段階として、放射化断面積データの対象親核種の選定及び核データの生産方法,断面積ライブラリーに関する検討を行ったので報告する。