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大釜 和也; 大木 繁夫; 北田 孝典*; 竹田 敏一*
Proceedings of 21st Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC 2018) (USB Flash Drive), p.942 - 947, 2018/09
A core concept of minor actinides (MAs) transmutation with improved safety was designed by applying sodium plenum and axially heterogeneous configuration. In this study, heterogeneous MA loading methods were developed for the core concept to explore the potential of further improvement of MA transmutation amount and "effective void reactivity" which was introduced by assuming the axial coolant sodium density change distribution for the unprotected loss of flow accident. By investigating characteristics of heterogeneous cores loading MA in different radial or axial positions, preferable MA loading positions were identified. The core loading MA in the radial position between inner and outer core region attained the largest MA transmutation amount and lowest maximum linear heat rate (MLHR) among heterogeneous cases. The lower region of the core was beneficial to improve the effective void reactivity and MLHR maintaining the nearly same MA transmutation amount as that of the homogeneous core. The radial blanket region was also useful to increased MA transmutation amount without deterioration of the effective void reactivity.
秋田 貢一; 林 健吾*; 竹田 和也*; 佐野 雄二*; 鈴木 裕士; 盛合 敦; 大谷 眞一*
Mechanical Engineering Journal (Internet), 1(4), p.SMM0029_1 - SMM0029_8, 2014/08
ピーニング技術による圧縮残留応力の導入は、疲労や応力腐食割れ等の鋼の強度特性の改善に有効である。ただし、圧縮残留応力は稼働時に機器に作用する熱的あるいは機械的な外力が原因で低下する可能性がある。本研究では、レーザーピーニングを施したフェライト鋼の静的引張荷重下における表面及び内部の残留応力挙動を、X線および中性子回折によって検討した。X線回折および中性子回折の相補利用により、応力緩和プロセスを明確に示す実験的確証が得られた。また、引張負荷応力下における臨界負荷応力の値は、内部の最大引張残留応力値とvon Misesの降伏条件によって推定できることを示した。
宮下 大輔*; 竹田 和也*; 大谷 眞一*; 佐野 雄二*; 斎藤 利之*; 秋田 貢一
材料, 60(7), p.617 - 623, 2011/07
表面圧縮残留応力の緩和は、引張応力を負荷した場合には、表面圧縮残留応力にバランスしている内部の引張残留応力領域において、また、圧縮荷重が作用した場合は、表面下の最大圧縮残留応力が発生している領域において、塑性変形が生じることで緩和する。引張,圧縮のいずれの場合も、表面の合計応力(=残留応力+負荷応力)が、材料の降伏点よりも低い時点で残留応力緩和が始まる。この原因は、塑性変形により残留応力が再配分されるためである。本研究での考察はすべて材料の機械的変形挙動に基づいており、したがって、本研究で得られた結論は、機械的な表面処理によって導入した圧縮残留応力の挙動に適用可能と考えられる。
佐野 雄二*; 秋田 貢一; 竹田 和也*; 角谷 利恵*; 田澤 俊幸*; 齋藤 利之*; 楢崎 千尋*
International Journal of Structural Integrity, 2(1), p.42 - 50, 2011/01
本研究の目的は、レーザーピーニングによって圧縮残留応力を導入した高強度アルミ合金A2024-T3,低炭素オーステナイトステンレス鋼SUS316L及びニッケル基合金Alloy600における残留応力の外部負荷による挙動を調査した。表面残留応力は、繰り返し単軸負荷を適宜中断してX線回折によって測定した。レーザーピーニング誘起残留応力は、応力比0.1で最大応力が0.2パーセント耐力を越える場合に、負荷の第一サイクル目で大きく緩和した。応力比-1の場合の主な残留応力緩和は、負荷第一サイクルの圧縮荷重が負荷された際に生じた。本研究の実験条件では、最大負荷応力が降伏点を越えてもなお表面では圧縮残留応力が維持されていた。
秋田 貢一; 宮下 大輔*; 竹田 和也*; 大谷 眞一*; 菖蒲 敬久; 佐野 健二*; 齋藤 利之*
日本材料学会第44回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集, p.46 - 50, 2010/07
レーザーピーニング(LP)を施工したアルミニウム合金に引張及び圧縮負荷が作用した場合の表面圧縮残留応力緩和プロセスを検討した。残留応力は、X線,放射光,中性子によって実測し、併せて有限要素法解析も行った。明らかになった残留応力緩和プロセスは次の通りである。LP施工材に作用する引張負荷を増加していくと、表面層の圧縮残留応力に釣り合う形で存在する内部の引張残留応力領域がまず塑性変形する。また、圧縮負荷の場合は、表面直下の最大圧縮残留応力領域で塑性変形が開始する。このように内部が先に塑性変形して残留応力の再配分が発生するため、表面の降伏に先立って表面の圧縮残留応力が緩和する。
竹田 和也*; 大石 将之*; 秋田 貢一; 大谷 眞一*; 佐野 健二*; 齋藤 利之*
日本材料学会第44回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集, p.51 - 55, 2010/07
アルミ合金のLP施工材における疲労特性に及ぼす圧縮残留応力の効果を検討した。疲労負荷中の残留応力変化をX線によって測定した。残留応力は疲労の第1サイクルにおいて負荷応力に応じて緩和し、その後はほぼ一定であった。1サイクル後の残留応力を平均応力とみなすことで、疲労寿命に及ぼす残留応力の効果を定量的に評価することができた。
秋田 貢一; 林 健吾*; 竹田 和也*; 佐野 雄二*; 大谷 眞一*
no journal, ,
機械的負荷によるピーニング残留応力の緩和過程を中性子回折法を用いて検討した。表面圧縮残留応力の緩和は、表面応力が降伏応力に達するよりも低い負荷レベルにおいて発生した。これは、この時点で部材の板厚中心付近の引張残留応力領域が降伏点に達し、残留応力が再配分したためである。したがって、引張負荷応力下における表面圧縮残留応力の緩和を検討する場合は、内部残留応力分布の把握が重要である。
秋田 貢一; 竹田 和也*; 佐野 雄二*; 大谷 眞一*
no journal, ,
本研究では、中性子回折,X線回折及び有限要素法解析を用いて、表面圧縮残留応力の機械的負荷に対する緩和過程を検討した。供試材は、構造用鋼SM41(降伏点286MPa)である。表面圧縮残留応力の緩和は引張応力が187MPaの時点から生じたが、この時点では表面の塑性変形は生じていなかった。この残留応力緩和は、板厚中心近傍の塑性変形により残留応力が再配分した結果生じたことがわかった。以上から、引張負荷における表面圧縮残留応力の緩和挙動を明らかにするためには、内部引張残留応力の大きさと分布を把握することが重要であることを示した。
秋田 貢一; 竹田 和也*; 佐野 雄二*
no journal, ,
機械的負荷における表面圧縮残留応力の緩和機構を、中性子回折,X線回折及び有限要素解析を用いて検討した。試料は溶接構造用鉄鋼材料SM41であり、これを引張試験片形状に加工後、レーザーピーニングを施して表面層内に圧縮残留応力を導入した。初期状態では表面の圧縮にバランスする引張残留応力が試料内部に存在した。試験片に与える機械的引張荷重を徐々に増加していき、試料内部の引張残留応力に引張荷重による応力が重畳して材料の降伏点に達した時点で、表面の圧縮残留応力が緩和し始めた。この時点では表面応力は降伏点に達していないのにもかかわらず、表面残留応力が緩和したことになる。これは試料内部が降伏することによって残留応力の再配分が生じ、その結果、表面圧縮残留応力が緩和したと説明でき、このことは有限要素解析の結果とも一致した。
大釜 和也; 大木 繁夫; 北田 孝典*; 竹田 敏一*
no journal, ,
核変換量と安全性に係わる反応度係数の調和を考慮したMA核変換炉心概念を開発している。本研究では、炉心上部にナトリウムプレナムを設置するボイド反応度低減方策を用いたMA核変換炉心概念をもとに、径方向および軸方向に非均質にMAを装荷した場合の炉心特性およびMA核変換量のMA装荷位置依存性を評価し、実効ボイド反応度およびMA核変換量等において有利な装荷方法について検討した。また、MA核変換量向上のため、Zr-H減速材付MAターゲットの適用性について検討した。
