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論文

Clay-based modeling approach to diffusion and sorption in the argillaceous rock from the Horonobe URL; Application to Ni(II), Am(III), and Se(IV)

舘 幸男; 陶山 忠宏; 四辻 健治; 石井 康雄; 高橋 宏明*

CMS Workshop Lectures, Vol.21, p.241 - 250, 2016/00

https://www.clays.org/other-cms-publications-wrksh21/

放射性廃棄物地層処分の安全評価において粘土質岩石中の核種の収着・拡散挙動は把握すべき重要なプロセスである。幌延深地層研究所における泥岩試料中のNi(II), Am(III), Se(IV)の拡散・収着挙動を、実験とモデルの両面から調査した。透過拡散試験によって得られた実効拡散係数は、先行研究の結果も含めて、Cs$$^{+}$$, Ni$$^{2+}$$, HTO, I$$^{-}$$, Se(SeO$$_{4}$$$$^{2-}$$), Am(Am(CO$$_{3}$$)$$^{2-}$$)の順に低下する傾向となった。一方で、拡散試験から得られた収着分配係数は、バッチ収着試験によって取得された値との整合的であった。これらの結果は、粘土成分(スメクタイトとイライト)の寄与を仮定した収着モデル、電気二重層理論と単純化された間隙モデルを考慮した拡散モデルとを組み合せた、粘土を主体としたモデル化手法によって解釈された。この粘土を主体としたモデルによって、一連のデータを概ね説明することが可能であり、この手法が多様な核種に対して適用可能と評価された。

報告書

第2期中期計画期間における研究成果取りまとめ報告書; 深地層の研究施設計画および地質環境の長期安定性に関する研究

濱 克宏; 水野 崇; 笹尾 英嗣; 岩月 輝希; 三枝 博光; 佐藤 稔紀; 藤田 朝雄; 笹本 広; 松岡 稔幸; 横田 秀晴; et al.

JAEA-Research 2015-007, 269 Pages, 2015/08

JAEA-Research-2015-007.pdf:68.65MB
JAEA-Research-2015-007(errata).pdf:0.07MB

日本原子力研究開発機構の第2期中期計画期間(平成22$$sim$$26年度)における、超深地層研究所計画および幌延深地層研究計画、地質環境の長期安定性に関する研究の成果を取りまとめた。研究成果については、地層処分事業におけるサイト選定から処分開始に関する意思決定ポイントまでに必要な技術情報を、事業者・規制機関が活用可能な形式で体系化し、所期の目標としていた精密調査(前半)の段階に必要となる技術基盤として整備した。

論文

Phase-transformation study of metastable tetragonal zirconia powder

井川 直樹; 長崎 正雅*; 石井 慶信; 野田 健治; 大野 英雄; 森井 幸生; Fernandez-Baca, J. A.*

J. Mater. Sci., 33, p.4747 - 4758, 1998/00

https://doi.org/10.1023/A:1004449407070
 被引用回数：6 パーセンタイル：31.55(Materials Science, Multidisciplinary)

正方晶安定化ジルコニアの優れた機械的強度は正方晶相から単斜晶相へのマルテンサイト型変態に起因すると考えられている。しかしながらその変態機構は十分には解明されていない。本研究では、アルコキシド法で作製した準安定正方晶ジルコニアに関して、正方晶相から単斜晶相への相変態速度を米国オークリッジ国立研究所・高中性子束アイソトープ原子炉に設置した広角中性子回折装置により測定し、さらに相変態のモデル化を行った。相変態は1000$$^{circ}$$Cでは100分以内に終了したが、850$$^{circ}$$Cにおいては4000分以上必要であり、アニール温度が高くなるに従って相変態速度は著しく速くなった。この相変態速度は(1)相変態がマルテンサイト型であり、臨界結晶子径が存在する、(2)結晶子径が対数正規分布をとる、(3)結晶子は正常粒成長をする、という仮定を基にモデル化を行うことでうまく説明できた。

論文

Migration behavior of lithium ions and tritium in Li$$_{2}$$O

野田 健治; A.Shluger*; 中沢 哲也; 石井 慶信; 伊藤 憲昭*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 91, p.307 - 311, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0168-583X(94)96236-7
 被引用回数：2 パーセンタイル：36.9(Instruments & Instrumentation)

Li$$_{2}$$O中のイオン伝導度はLiイオンの拡散を反映する。又、Liイオンの挙動とトリチウムの挙動とは密接な関係がある。ここでは、イオン伝導度その場測定とタンデム加速器による酸素イオン照射を組合わせ、イオン伝導度、すなわち、Liイオンの拡散に及ぼす照射効果を調べるとともに、Li$$_{2}$$O中のトリチウム拡散に及ぼす照射効果を議論する。また、量子化学的手法による計算シュミレーションにより、Li$$_{2}$$O中のLiイオンとトリチウムの挙動を評価し、上記実験と比較する。

論文

Radiation damage in lithium orthosilicate

野田 健治; 中沢 哲也; 石井 慶信; 深井 勝麿; 松井 尚之*; D.Vollath*; 渡辺 斉*

Mater. Trans. JIM, 34(11), p.1150 - 1154, 1993/11

https://doi.org/10.2320/matertrans1989.34.1150
 被引用回数：12 パーセンタイル：69.33(Materials Science, Multidisciplinary)

酸素イオン照射したリチウムオルソシリケート(Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$)及びAlをドープしたLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$の照射損傷をイオン伝導度測定ラマン分光法、赤外光音響分光法及び電顕法により調べた。両照射とも、照射によりLi空孔が導入されるとともに、SiO$$_{4}$$テトラヘドラの分解が生じることがわかった。この他、酸素イオン照射したLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$において、多数のキャビティー状のものを含む損傷組織を観察した。

論文

Structural analysis of ion irradiated pure and Al-doped Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$

中沢 哲也; 野田 健治; 石井 慶信; 松井 尚之*; 井川 直樹; D.Vollath*; 大野 英雄; 渡辺 斉

Fusion Technology 1992, p.1444 - 1448, 1993/00

核融合炉トリチウム固体増殖材料の候補材料であるLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$やLi$$_{3.7}$$Al$$_{0.1}$$SiO$$_{4}$$は、核融合炉の稼働中著しい照射環境に曝される。このような環境下において、これら材料内に形成された欠陥は照射された材料の性質を支配する要因の一つとなる。従って、固体増殖材に及ぼす照射効果に関する基礎情報を得るため、これらリチウムセラミックスの照射損傷に関する基礎的な知見を得ることは重要である。本研究では、酸素イオンを照射したこれら試料のラマン分光、赤外分光測定及び電子顕微鏡観察を行い、新たに得られた照射損傷の知見について報告する。このうち、ラマン分光及び赤外分光測定では、原研タンデム加速器を用いて10$$^{20}$$個/m$$^{2}$$の酸素イオン(120MeV)を照射したLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$についていくつかの新しい相の出現が確認された。これらの新しい相はLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$を構成するSiO$$_{4}$$の分解生成物と考えられ、その内の一つはSiO$$_{2}$$であることが赤外スペクトルから診断された。

論文

Dynamic properties of lithium ions in lithium ceramics

井川 直樹; 大野 英雄; 長崎 正雅; 石井 慶信; 野田 健治; 渡辺 斉; 松尾 徹*; 五十嵐 一男*

Ceramic Transactions, Vol.27, p.135 - 156, 1992/00

Li$$_{2}$$Oを中心とするLi系セラミックス(Li$$_{2}$$O,Li$$_{2}$$SiO$$_{3}$$,Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$,Li$$_{8}$$ZrO$$_{6}$$,Li$$_{8}$$PbO$$_{6}$$,LiAlO$$_{3}$$,Li$$_{5}$$AlO$$_{4}$$,Li$$_{9}$$N$$_{2}$$Cl$$_{3}$$など)中のリチウムイオンの動的挙動をパルス核磁気共鳴法、イオン伝導度測定ならびにレーザーラマン分光法により測定・解析した。2価陽イオンを含むMgOならびに1価陰イオンを含むLiFを添加するこにより、これらLi化合物中におけるリチウムイオンの拡散は著しく増大した。高温におけるラマンスペクトル線巾の増大ならびにスピン-格子緩和時間の減少はリチウムイオンの拡散と密接な関係を有する。分子動力学法計算機シミュレーションによるLi$$_{2}$$O中でのリチウムイオンの拡散挙動についても解析した。

論文

Radiation damage in pure and Al-doped Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$

野田 健治; 石井 慶信; 中沢 哲也; 松井 尚之*; 井川 直樹; D.Vollath*; 大野 英雄; 渡辺 斉

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.248 - 252, 1992/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(92)90764-C

Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$は核融合炉セラミック増殖材の有力候補材料であり、AlをドープしたLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$(Li$$_{3.7}$$Al$$_{0.1}$$SiO$$_{4}$$)はその改良型材料として注目されている。本研究では、照射健全性やトリチウム放出に影響を及ぼすこれら材料の照射損傷を調べるため、酸素又はリチウムイオン照射した試料のイオン電導度及びラマン分光測定を行った。照射後のLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$の電導度は413-613Kで照射量とともに増加した。この増加は413-673Kの等時焼鈍では回復しなかった。一方、照射後のLi$$_{3.7}$$Al$$_{0.1}$$SiO$$_{4}$$の電導度は373-413Kで照射量とともに増加したが、443-503Kでは照射量依存性を示さなかった。Li$$_{3.7}$$Al$$_{0.1}$$SiO$$_{4}$$の等時焼鈍では、上記照射量依存性を示す温度範囲に対応し、473Kまでに照射による電導度の増加は回復した。この他、照射試料についてのラマン分光測定についても報告する。

論文

Model experiments for tritium behavior in pure and Al-doped lithium orthosilicate by using ionic conductivity measurements

野田 健治; 石井 慶信; 中沢 哲也; 松井 尚之*; D.Vollath*; 渡辺 斉

Fusion Engineering and Design, 17, p.55 - 59, 1991/00

https://doi.org/10.1016/0920-3796(91)90036-P
 被引用回数：5 パーセンタイル：53.87(Nuclear Science & Technology)

Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$はセラミック増殖材の候補であり、AlをドープしたLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$(Li$$_{3.7}$$Al$$_{0.1}$$SiO$$_{4}$$)はその改良型材料である。本研究では、酸素又はLiイオン照射を用い、Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$及びLi$$_{3.7}$$Al$$_{0.1}$$SiO$$_{4}$$中のトリチウム拡散に及ぼす照射効果をそのイオン電導度(トリチウム拡散を反映)を照射中及び照射後に測定することにより模擬的に調べた。測定結果よりこれらのトリチウム拡散に及ぼす照射効果は以下の様に考えられる。照射後におけるLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$中のトリチウム拡散は413-673Kで照射量とともに増加する。また、照射後におけるLi$$_{3.7}$$Al$$_{0.1}$$SiO$$_{4}$$中のトリチウム拡散は373-413Kで照射量とともに増加するが、443-503Kではほとんど照射量依存性をもたない。

論文

Electrical conductivity of Li$$_{2}$$O under and after irradiation

野田 健治; 石井 慶信; 松井 尚之*; 大野 英雄; 渡辺 斉

Journal of Nuclear Materials, 179-181, p.835 - 838, 1991/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(91)90218-V
 被引用回数：19 パーセンタイル：86.34(Materials Science, Multidisciplinary)

酸化リチウムの電気伝導度を393~593Kの温度範囲で酸素又はリチウムイオン照射を用いた「その場測定」により調べた。照射中における伝導度は照射中断中のそれに比べると数倍から数10倍大きかった。また、照射中の伝導度は照射イオンフラックスとともに増加した他、温度にも依存した。照射開始、照射中断及びイオンフラックス変化時における伝導度の過渡的挙動を調べ、これに対する伝導度の反応は速いが、すぐには定常状態に達しないことがわかった。これらより、伝導の機構、照射欠陥、照射下における物質拡散現象について討論を行う。

論文

Volume change of lithium oxide by lithium ion irradiation

石井 慶信; 野田 健治; 渡辺 斉

Adv.Ceram., 27, p.251 - 262, 1990/00

タンデム加速器を用いて、高エネルギーリチウムイオンを酸化リチウム単結晶に照射し、生成される欠陥による体積変化を光弾性手法により求めた。照射は、1.8$$times$$10$$^{20}$$ions/m$$^{2}$$まで行われた。照射量約3$$times$$10$$^{19}$$ions/m$$^{2}$$までは照射量の増加に伴い体積変化は増加するが、それ以上の照射量では体積変化は非常にゆるやかに変化する。又、焼鈍実験では2つの回復過程が観察され、一つの回復は温度範囲350Kから600Kであり、他の一つは700Kから870Kの温度範囲で回復する。これらの回復温度はそれぞれF$$^{+}$$中心、Liコロイドの回復温度と良く一致する。上記の実験結果を欠陥濃度等について考察し、発表する。

論文

Irradiation effects on ion conductivity of lithium oxide

野田 健治; 石井 慶信; 大野 英雄; 渡辺 斉; 松井 尚之*

Adv.Ceram., 27, p.227 - 247, 1990/00

核融合トリチウム増殖材としての酸化リチウム(Li$$_{2}$$O)は中性子(≦14MeV)により照射損傷を受ける。Li$$_{2}$$Oのイオン電導度は照射欠陥等の格子欠陥及び不純物に支配されるとともに、Liイオン及びトリチウム等の物質拡散を反映すると考えられる。そこで、照射損傷及び物質移動の照射効果を解明するため、Li$$_{2}$$O試料に酸素又はLiイオンを照射し、照射下及び照射中断中におけるイオン電導度を「その場」測定した。照射下における電導度は照射前及び中断後に比べ大きく、その値は照射フラックスとともに増加した。一方、照射中断中の電導度は390-410Kで照射フルエンスとともに増加し、450-570Kでは減少した。この様なイオン電導度に及ぼす照射効果を照射欠陥との関連で論ずる。

論文

Irradiation defects and Ion conductivity of lithium oxide

野田 健治; 石井 慶信; 大野 英雄; 渡辺 斉; 松井 尚之*

Adv.Ceram., 25, p.155 - 164, 1989/00

核融合炉の稼動中、固体トリチウム増殖材料としての酸化リチウム中には非常に多くの照射欠陥が導入される。これらの欠陥は寸法変化を引起こすばかりでなく物質の拡散にも影響を与える。本発表では今まで行われた酸化リチウムの照射欠陥についての研究を紹介するとともに、酸化リチウムのイオン電導度に及ぼす照射効果に関する結果を簡単に示す。これらのデーターを基にして照射欠陥とリチウム及びトリチウム原子の拡散との相関を論ずる。

論文

A Study of tritium behavior in lithium oxide by ion conductivity measurements

野田 健治; 石井 慶信; 松井 尚之*; 大野 英雄; 渡辺 斉

Fusion Engineering and Design, 8, p.329 - 333, 1989/00

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(89)80126-7
 被引用回数：20 パーセンタイル：86.79(Nuclear Science & Technology)

酸化リチウム(Li$$_{2}$$O)中のトリチウムの拡散挙動とイオン電導度より求められるLiイオンの拡散とは深く関係づけられる。このため、イオン電導度測定はトリチウムの拡散挙動に及ぼす照射効果を研究するために非常に有効である。本研究では酸素イオン照射したLiOのイオン電導度変化を測定し、トリチウムの拡散挙動に及ぼす照射欠陥の影響を調べた。

論文

Irradiation damage of solid breeder materials

野田 健治; 石井 慶信; 松井 尚之*; 大野 英雄; 平野 真一*; 渡辺 斉

Journal of Nuclear Materials, 155-157, p.568 - 571, 1988/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(88)90312-1
 被引用回数：14 パーセンタイル：77.97(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉の固体トリチウム増殖材料である酸化リチウム及び$$gamma$$-アルミン酸リチウムの照射損傷を核融合炉ブランケット条件における照射耐久性やトリチウム回収性能を評価するための基礎データを得る目的で調べた。 酸素イオン(120MeV)照射した酸化リチウムのイオン電導度を真空照射チェンバー中で照射をくり返しながら測定した。3.5$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$ions/m$$^{2}$$までの照射量では、その489Kにおける電導度は照射量とともに減少した。また、照射後等時焼鈍実験を行うと、照射によるイオン電導度の低下は500~570Kで回復した。このような照射時及び焼鈍時におけるイオン電導度の挙動が照射損傷とリチウム空孔の動き(すなわちリチウム原子の拡散)との関連で討論される。この他、光吸収法及び透過電子顕微鏡法を用いた$$gamma$$-アルミン酸リチウムの照射損傷の研究についても言及される。

論文

Mechanical properties of lithium oxide at high temperatures

野田 健治; 有田 真之*; 石井 慶信; 坂 公恭*; 井村 徹*; 黒田 光太郎*; 渡辺 斉

Journal of Nuclear Materials, 141-143, p.353 - 356, 1986/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(86)80064-2
 被引用回数：12 パーセンタイル：77.27(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉環境におけるLi$$_{2}$$O(トリチウム増殖材)の健全性を評価するためLi$$_{2}$$Oの高温における機械的性質を単結晶試片を用い、圧縮試験及び圧縮クリープ試験により調べた。圧縮試験では560K以上で塑性変形することが観察された。その可塑性は温度と共に大きくなり、780Kでは塑性歪が3%以上に達した。変形後、試料表面に630K以下では粗大なすべり線が観察されたが、630K以上では微細になった。さらに、そのすべり線の解析より、560~780Kの温度範囲ですべり系が{100}$$<$$100$$>$$であることがわかった。590~930Kにて圧縮クリープ試験を行った。試験開始時に於けるクリープ変形の歪速度は大きいが、時間と共に急速に減少し、その後変形は停止した。変形停止までのクリープ歪は温度及び付加応力と共に増大し、試験温度930K及び付加応力5.6Kg/mm$$^{2}$$では21%にも達した。また、歪速度の減少は温度が高い程急速であった。

論文

Irradiation damege in lithium oxide

野田 健治; 石井 慶信; 松井 尚之*; 渡辺 斉

Radiat.Eff., 97, p.297 - 305, 1986/00

核融合炉トリチウム増殖ブランケット材料としての酸化リチウム(Li$$_{2}$$O)中の照射欠陥の性質を熱中性子炉又は酸素イオン照射した後、光吸収および電子スピン共鳴(ESR)測定することにより調べた。熱中性子炉又は酸素イオン照射したLi$$_{2}$$O中には主な照射欠陥としてF$$^{+}$$中心(酸素空孔に1個の電子を捕獲したもの)が生成し、照射量と共に増加した。また、照射量が高くなると、酸素空孔の集合体と考えられる欠陥が生成すると共にコロイド状Li金属が粒界に優先的に析出した。酸素イオン照射における照射エネルギーとF$$^{+}$$中心の生成量との関係を調べることにより、F$$^{+}$$中心等の照射欠陥は「弾性的はじき出し」ばかりでなく、電子励起に関連した何らかの機構により生成すると考えられた。また、F$$^{+}$$中心の回復挙動を調べ、その回復の活性化エネルギーを135KJ/molと決定した。

報告書

核融合炉燃料精製システム用パラジウム合金膜に関する研究; 材料試験-II:水素溶解度特性,$$^{3}$$He放出特性

吉田 浩; 奥野 健二; 長崎 正雅; 野田 健治; 石井 慶信; 竹下 英文

JAERI-M 85-165, 25 Pages, 1985/11

JAERI-M-85-165.pdf:0.73MB

本研究は、日米核融合協力研究計画の一環として実施したものである。パラジウム合金膜法を核融合炉トリチウムサイクルに適用した場合、合金膜の水素脆化やへりウム損傷が問題になると考えられる。そこで、筆者らのこれまでの研究で水素透過特性及び機械的性質が優れていることが確認されている多元系合金75Pd-25Ag・Au・Ruについて、結晶構造、水素溶解度特性及びイオン注入した$$^{3}$$Heの焼鈍放出特性を実験により調べた。本実験結果及びロスアラモスの試験結果は、本合金膜は実用条件下(操作温度300~25$$^{circ}$$C、水素圧力1000Torr)では水素脆化、及びへリウム気泡の生成・成長に基づくスエリングや破壊を起こしにくい合金であることを明らかにしている。

論文

Irradiation damages in lithium oxide

野田 健治; 石井 慶信; 松井 尚之*; 渡辺 斉

Journal of Nuclear Materials, 133-134, p.205 - 208, 1985/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(85)90135-7
 被引用回数：23 パーセンタイル：90.95(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉トリチウム増殖ブランケット材料としての酸化リチウム(Li$$_{2}$$O)は核融合炉の移動中著しい照射損傷を受ける。本研究では、酸素イオン照射による照射欠陥導入速度が大きいことを利用して高濃度の照射欠陥をLi$$_{2}$$O中に導入し、その性質を光吸収法により調べた。タンデム加速器を用い100MeVの酸素イオンを10$$^{1}$$$$^{8}$$~10$$^{1}$$$$^{9}$$ions/m$$^{2}$$照射したLi$$_{2}$$O中では、F$$^{+}$$中心(1個の電子を捕獲した酸素空孔)による310nm(波長)付近の強度の大きい吸収帯とF集合欠陥と考えられる375及び570nm付近の弱い吸収帯が観測される。310nm吸収帯に相当するF$$^{+}$$中心は上記の照射量範囲では支配的照射欠陥であり、照射量と共に増大するが、その増加率は照射量と共に低下する。一方、570nm吸収帯に相当する欠陥の増加率は照射量と共に増大する。このことから、高照射量域においてF集合欠陥の占る割合がしだいに増加すると考えられる。また、これらの照射欠陥の回復挙動を調べた。

論文

Irradiation effects on lithium oxide

野田 健治; 谷藤 隆昭; 石井 慶信; 松井 尚之*; 正木 典夫; 那須 昭一; 渡辺 斉

Journal of Nuclear Materials, 122-123, p.908 - 912, 1984/00

抄録なし

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