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論文

Intermediate-valence icosahedral Au-Al-Yb quasicrystal

綿貫 徹; 柏本 史郎*; 川名 大地*; 山崎 照夫*; 町田 晃彦; 田中 幸範*; 佐藤 卓*

Physical Review B, 86(9), p.094201_1 - 094201_6, 2012/09

 被引用回数:59 パーセンタイル:89.58(Materials Science, Multidisciplinary)

Au-Al-Yb正20面体型準結晶において準周期配列するYbが2価と3価の間の中間価数状態をとることをYb $$L$$$$_{3}$$端吸収分光測定により見いだした。これは、通常環境下で中間価数状態をとる希土類系準結晶として初めての例である。Ybの平均価数は2.61価であるが、局所構造の異なる2種類のサイトにおいて互いに価数が異なる電荷分離が起きており、このうち主要サイトは2.8価程度であることを結論付けた。磁化測定の結果、中間価数を引き起こしているYb 4$$f$$電子系が100K以上ではキュリーワイス則に従うような局在的な振舞いをしていることが明らかとなった。また、10K以下の低温では比熱などの測定から非フェルミ液体的な振舞いをすることが明らかとなった。

論文

Thermal-stress analysis of IFMIF target back-wall made of reduced-activation ferritic steel and austenitic stainless steel

井田 瑞穂; 千田 輝夫; 古谷 一幸*; 若井 栄一; 中村 博雄; 杉本 昌義

Journal of Nuclear Materials, 386-388, p.987 - 990, 2009/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:41.2(Materials Science, Multidisciplinary)

IFMIF加速器運転中の核発熱による熱応力及び変形が許容できるターゲット背面壁の構造及び材料を明らかにするため、ABAQUSコード及び中性子,2次$$gamma$$線核発熱データを用いて熱応力解析を実施した。背面壁材料としては、316L鋼のみの場合、周辺部が316L鋼で中心部がF82H鋼の場合について評価した。厚さ2-8mmの応力緩和部の効果についても評価した。加速器ビーム条件としては10-100%負荷を選択した。結果として、後者の材料の背面壁(316L鋼,F82H鋼)では、応力緩和部厚さが5mm以上であれば、熱応力は許容値(316L鋼:328MPa,F82H鋼:455MPa)以下であった。一方、316L鋼のみの背面壁では許容値を満たさなかった。異材(316L-F82H)溶接試験片に対する予備的な引張試験では、316L鋼母材部で破断したので、本異材溶接はIFMIF背面壁用として有望である。

論文

Latest design of liquid lithium target in IFMIF

中村 博雄; Agostini, P.*; 荒 邦章; Cevolani, S.*; 千田 輝夫*; Ciotti, M.*; 深田 智*; 古谷 一幸*; Garin, P.*; Gessii, A.*; et al.

Fusion Engineering and Design, 83(7-9), p.1007 - 1014, 2008/12

 被引用回数:17 パーセンタイル:76.32(Nuclear Science & Technology)

本報告では、国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウム(Li)ターゲットの最近の設計について述べる。IFMIFは、核融合材料照射のための加速器型中性子源である。中性子は、重陽子ビームを液体Li流に照射して発生させる。ターゲット系の主な設計要求は、1GW/m$$^{2}$$の熱負荷除熱のための流速10m/sから20m/sで安定なLi流を実現することである。そのため、2段絞りのノズル及び曲面流が採用され、流動特性は水とLi流実験で確証された。純化系は、コールドトラップ及び2種類のホットトラップから構成されており、トリチウム,ベリリウム7,酸素,窒素,炭素等を、許容量以下に制御する。窒素は10ppm以下に、トリチウムは1ppm以下である。また、信頼性のある長期運転のため、自由表面計測など種々の計測器が設置される。ターゲットアセンブリの背面壁は、50dpa/yの中性子照射を受けるため、遠隔操作で交換可能な構造が不可欠であり、2つの方式が検討中である。

報告書

Review of JAEA activities on the IFMIF liquid lithium target in FY2006

井田 瑞穂; 中村 博雄; 千田 輝夫*; 宮下 誠; 古谷 一幸*; 吉田 英一; 平川 康; 三宅 収; 平林 勝; 荒 邦章; et al.

JAEA-Review 2008-008, 38 Pages, 2008/03

JAEA-Review-2008-008.pdf:9.37MB

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の工学実証・工学設計活動(EVEDA)が実施中である。IFMIFは核融合炉材料の開発のための十分な照射体積を有する強力な加速器型中性子源である。このような中性子を発生させるために、最大エネルギー40MeV,最大電流250mAの重水素ビームを、最大流速20m/sの液体リチウム流ターゲットに入射させる。ターゲット系では、中性子の核発熱によりターゲット背面壁に熱応力が発生する。さらに、ベリリウム-7をはじめとする放射性核種が発生する。本報告では、平成18年度の原子力機構におけるターゲット系の主要な活動として、核発熱条件下でのターゲット背面壁の熱応力解析,その材料の溶接後の機械特性の試験,リチウムループ内でのベリリウム-7挙動とそれによる作業員被曝の評価、及び原子力機構を中心に実施予定の工学実証・工学設計タスクの検討結果を取りまとめた。

論文

Design of a lip seal-replaceable backwall for IFMIF liquid lithium target

中村 博雄; 井田 瑞穂; 千田 輝夫; 古谷 一幸*; 杉本 昌義

Fusion Engineering and Design, 82(15-24), p.2671 - 2676, 2007/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:37.31(Nuclear Science & Technology)

国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、核融合炉材料の開発のために、照射量150dpaまで照射可能な強力中性子束(50dpa/y)を発生可能な加速器型中性子源である。背面壁は、年間50dpaの中性子照射下で使用する必要があり、交換可能型背面壁の熱構造設計は重要課題の一つである。従来の熱構造解析結果では、熱応力の観点から、背面壁材料として、低放射化フェライト鋼(F82H)が推奨された。しかしながら、従来のモデルは、背面壁のみのモデルであったため、今回、ターゲットアセンブリの一部を含んだモデルにより、背面壁の熱構造解析を実施した。背面壁の中心部の熱応力が許容値(455MPa)を超えた。そのため、背面壁取り付け部のリップシールに、熱応力軽減用の構造を付加し、熱構造解析を実施した。その結果、背面壁の中心部の熱応力は、60-90MPa程度に軽減された。今後、低放射化フェライト鋼(F82H)とステンレス316L鋼の溶接が課題である。

報告書

IFMIF液体リチウムターゲット背面壁の熱構造解析,2

千田 輝夫; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 佐藤 徹*; 杉本 昌義

JAEA-Technology 2007-048, 40 Pages, 2007/08

JAEA-Technology-2007-048.pdf:5.42MB

本報告は、平成18年度に実施した、国際核融合材料照射施設(IFMIF)液体リチウム(Li)ターゲット背面壁の熱構造解析について取りまとめたものである。IFMIFは、核融合炉材料開発のための、D-Liストリッピング反応による加速器型の高エネルギー中性子照射施設である。背面壁の中心部では、1年あたり50dpaの中性子照射を受け、最大で25W/cm$$^{3}$$の核発熱が発生するため、熱構造設計がターゲット設計の重要課題の一つである。従来のモデルは背面壁のみのモデルであったが、より現実的な構造で解析を行うため、ターゲットアセンブリの一部を含んだモデルを今回適用した。解析を行った背面壁の形状は、背面壁の初期検討形状にアセンブリ本体の一部を追加した基本案,基本案の背面壁厚さを薄く極力均一化した構造変更案1、及び変更案1のリップシール部に応力緩和構造を追加した構造変更案2の3つである。解析検討の結果、構造変更案2で背面壁中心部の熱応力は146MPaでF82Hの許容値(455MPa: 300$$^{circ}$$Cでの降伏応力)以下となり、最大応力発生部は応力緩和構造の内側が286MPaでSUS316Lの許容値(328MPa: 300$$^{circ}$$Cでの3Sm値)以下となった。以上の結果から、ターゲット背面壁の熱構造設計の方向性の見通しを得た。

論文

Thermo-structural analysis and design consideration of the replaceable backwall in IFMIF liquid lithium target

中村 博雄; 井田 瑞穂; 千田 輝夫; 芝 清之; 清水 克介*; 杉本 昌義

Journal of Nuclear Materials, 367-370(2), p.1543 - 1548, 2007/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:18.82(Materials Science, Multidisciplinary)

IFMIFは核融合炉の候補材料の照射のための加速器型強力中性子源である。中性子は、液体リチウム中で発生し、背面壁を通して放出される。背面壁は、ステンレス鋼316又は低放射化フェライト鋼F82Hであり、YAGレーザーによりリップシールを用いて、ターゲットアセンブリに取付けられる。背面壁は、中性子損傷率が年間あたり50dpa、核発熱が1立方cmあたり最大25Wという、厳しい条件下で使用され、熱構造設計が重要課題の一つである。熱応力は、ABAQUSコードで評価した。許容応力値は、300$$^{circ}$$Cの耐力値を用いた。ステンレス鋼の場合、最大熱応力は、許容値の164MPaを超えていたが、F82Hの場合は、許容値の455MPa以下であった。この結果から、背面壁材としてF82Hが推奨される。

論文

Upgrade program of ECRH system for GAMMA10

今井 剛*; 立松 芳典*; 沼倉 友晴*; 坂本 慶司; 南 龍太郎*; 渡辺 理*; 假家 強*; 満仲 義加*; 鎌田 康宏*; 町田 紀人*; et al.

Fusion Science and Technology, 51(2T), p.208 - 212, 2007/02

 被引用回数:9 パーセンタイル:55.11(Nuclear Science & Technology)

筑波大学のミラー型プラズマ閉じ込め装置GAMMA10で、プラグ部と中央部に、原子力機構と共同開発した500kW級28GHzジャイロトロンを用いた電子サイクロトロンを用い、新記録となる3kVのイオン閉じ込めポテンシャルの生成に成功した。これは、従来のミラー閉じ込め装置で得られたポテンシャルの約4倍となる画期的な成果である。また、中央部の400kWレベルのECHにより、初期結果として500eVの電子温度を得た。

論文

Characteristics of 28 GHz gyrotron for ECRH on GAMMA10

鎌田 康宏*; 今井 剛*; 立松 芳典*; 渡辺 理*; 南 龍太郎*; 斉藤 輝雄*; 坂本 慶司; 假家 強*; 満仲 義加*; 町田 紀人*; et al.

Fusion Science and Technology, 51(2T), p.412 - 414, 2007/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

ガンマ10用28GHzジャイロトロンの発振特性を研究した。1号ジャイロトロンでは、(1)出力の飽和レベルが予想より低い、(2)ボディ電流が多い、(3)ビーム過電流が生じる、等の現象が見られた。そこで2号管では、モード変換器を変更し内部寄生発振を抑制するとともに、コレクタ形状を電子の反射を抑制する形状に変更した。その結果、出力が516kWから570kWに上昇するとともにボディ電流も減少し、さらにビーム過電流の出現回数も半減した。

報告書

Review of JAEA activities on the IFMIF liquid lithium target in FY2005

井田 瑞穂; 中村 博雄; 千田 輝夫; 杉本 昌義

JAEA-Review 2006-009, 28 Pages, 2006/03

JAEA-Review-2006-009.pdf:3.95MB

国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、核融合炉材料の開発のために、十分な照射体積(500cm$$^{3}$$)を有し照射量200dpaまで照射可能な強力中性子束(2MW/m$$^{2}$$)を発生可能な加速器型中性子源である。このような中性子を発生させるために、最大エネルギー40MeV,最大電流250mAの重水素ビームを、最大流速20m/sの液体リチウム流ターゲットに入射させる。ターゲット系では、ベリリウム-7,トリチウムや放射化腐食生成物等が発生する。また、背面壁は、年間50dpaの中性子照射下で使用する必要がある。本報告では、平成17年度の原子力機構におけるターゲット系の活動での主要なトピックスとして、核発熱条件下でのターゲットアセンブリの熱構造解析,ベリリウム-7によるリチウムループ近接性の影響評価を取りまとめた。

論文

Thermal diffusivity of high burnup UO$$_{2}$$ pellet

中村 仁一; 内田 正明; 上塚 寛; 古田 照夫

IAEA-TECDOC-1036, 0, p.127 - 138, 1998/08

燃焼度63MWd/kgUの高燃焼度UO$$_{2}$$ペレットの熱拡散率をレーザーフラッシュ法により室温から最高温度1800Kにかけて測定した。高燃焼度ペレットの熱拡散率は、未照射ペレットに比べて室温で半分以下に低下したが、両者の差は温度の上昇とともに小さくなる傾向を示した。測定最高温度を上昇させながら測定を繰り返したところ、熱拡散率は、800K~1200Kにかけて次第に上昇する傾向を示した。これは照射損傷の回復による熱拡散率の上昇であると推定される。試料間の熱拡散率のばらつきは主として試料密度の差で説明できることが明らかとなった。また、高燃焼度ペレットの熱拡散率は固溶FPを添加して化学的に高燃焼度燃料を模擬したSIMFUELに比べてやや小さかった。これはSIMFUELには含まれない照射損傷やFPガス気泡の影響と考えられる。

論文

Experimental plan on irradiated LWR fuels at JAERI

上塚 寛; 中村 仁一; 永瀬 文久; 内田 正明; 古田 照夫

Fuel Performance Experiment and Analysis and Computerised Man-Machine Communication, p.1 - 11, 1990/09

高燃焼度化に伴う燃料特性の変化を調べるために、商用PWRとHBWRで照射した燃料に対する広範な照射後試験計画を立案した。PWR燃料に対するPIEの主要目的は、ペレットの熱伝導特性の変化、ガドリニア添加の化学的効果および燃焼度伸長に伴う被覆管の特性変化についての情報を取得することである。また、PWR燃料はJMTRのBOCAカプセルで再照射し、出力変動や出力急昇時のフィッションガス放出挙動を調べる予定である。HBWRで62MWd/kgUまで照射した燃料に対しては、様々な金相試験を実施すると共に、化学溶解試験と酸素ポテンシャルの測定を行う。

口頭

国際核融合材料照射施設IFMIFリチウムターゲットの熱構造解析と線量評価

井田 瑞穂; 中村 博雄; 千田 輝夫; 荒 邦章; 杉本 昌義

no journal, , 

IFMIFターゲットアセンブリには、液体リチウムを装荷する際にリチウム固化を防止する保温構造及び中性子発生時に核発熱による熱応力と変形を抑制する構造が必要である。また、長期間運転中にリチウムループ内に蓄積されるベリリウム-7等の放射性核種による作業員被曝の制限も必要である。これらの要求を満たすために実施したアセンブリの熱解析,背面壁の熱応力解析,リチウムループ周りの線量評価に関し発表する。

口頭

IFMIF ターゲット背面壁の熱構造解析

千田 輝夫; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 杉本 昌義; Simakov, S. P.*

no journal, , 

国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、核融合炉材料の開発のために、照射量150dpaまで照射可能な強力中性子束を発生可能な加速器型中性子源である。IFMIFターゲットアセンブリの背面壁は、年間50dpaの中性子照射下で使用する必要があり、交換可能型背面壁の熱構造設計は重要課題の一つである。従来の熱構造解析結果では、熱応力の観点から背面壁の材料として低放射化フェライト鋼(F82H)が推奨された。しかしながら、従来のモデルは背面壁のみのモデルであったため、今回、ターゲットアセンブリの一部を含んだモデルにより背面壁とアセンブリ本体との間の熱移動と本体の変形も考慮したより現実的な熱構造解析を実施した。その結果、背面壁中心部の熱応力が許容値(300$$^{circ}$$Cでの降伏応力455MPa)を超えた。そのため、背面壁取り付け部のリップシールに断面が半円形の熱応力吸収構造を付加して熱応力解析を実施した。その結果、背面壁中心部の熱応力は60$$sim$$90MPa程度に軽減され、最大発生応力値は許容値以下となり、背面壁設計の方向性の見通しを得た。

口頭

Emulsification technology of Aomori Hiba oil and its' antibacterial effect against staphylococci

岡部 敏弘*; 小野 浩之*; 畑山 一郎*; 和栗 敦*; 澤田 譲*; 津川 秀仁*; 市田 忠夫*; 中根 明夫*; 佐野 輝男*; 田中 和明*; et al.

no journal, , 

The oil extracted from Aomori Hiba has excellent antibacterial and insecticidal effects. To heighten the added value of the Aomori Hiba oil, the water-soluble nano-hiba oil with about 10 nm of particle size was developed by applying emulsification technology to the oil. The emulsified Aomori Hiba oils showed no signs of phase separation and remained intact even six months after its preparation. Since the nano-hiba oil can be sprayed quickly, antibacterial examinations were carried out to explore potential applications in preventions of hospital infection and damages caused by blight and insect in agricultural environments. Furthermore, a novel antibacterial material composed of nano-hiba oil and water-absorption gel was investigated. Hydroxypropyl cellulose hydrogels as support materials for the nano-hiba oil were prepared by irradiating their paste-like solutions. Subsequently, absorbability in nano-hiba oil as well as the antibacterial effects were evaluated. The hydrogels showed excellent antibacterial effect up to three weeks. Therefore, it was suggested that the hydrogels containing nano-hiba oil are suitable as antibacterial materials.

口頭

Intermediate-valence Yb-based quasicrystals

綿貫 徹; 川名 大地*; 町田 晃彦; Tsai, A. P.*; 柏本 史郎*; 田中 幸範*; 石政 勉*; 山崎 照夫*; 佐藤 卓*

no journal, , 

非整数価数イオンが準周期配列した系は、電荷・スピンの自由度を持っており、価数揺動、あるいは、準周期電荷秩序や電荷ガラス、準周期磁気秩序やスピングラスなどさまざまな新奇な状態の出現が期待される。われわれは、Yb系準結晶に着目して中間価数準周期系の創出及び探索を行っている。Cd-Yb準結晶及びCd-Mg-Yb準結晶を加圧することにより、常圧では2価のYbを2価・3価の中間価数状態にして非整数価数イオンが準周期配列した系を創り出した。また、最近合成されたAu-Al-Yb準結晶についてはX線吸収分光測定の結果、Ybが2.61価と常圧でも中間価数状態を取っていることを明らかにした。

口頭

中間価数Yb系準結晶の価数決定と物性測定

綿貫 徹; 川名 大地*; 町田 晃彦; 柏本 史郎*; 田中 幸範*; 石政 勉*; 山崎 照夫*; 佐藤 卓*; Tsai, A. P.*

no journal, , 

非整数価数イオンが準周期配列した系は、電荷・スピンの自由度を持っており、価数揺動、あるいは、準周期電荷秩序や電荷ガラス、準周期磁気秩序やスピングラスなどさまざまな新奇な状態の出現が期待される。われわれは、Yb系準結晶に着目して中間価数準周期系の創出及び探索を行っている。最近合成されたAu-Al-Yb準結晶についてはX線吸収分光測定の結果、Ybが2.61価と常圧でも中間価数状態を取っていることを明らかにした。これは、通常環境下で中間価数状態をとる希土類系準結晶として初めての例である。Ybの平均価数は2.61価であるが、局所構造の異なる2種類のサイトにおいて互いに価数が異なる電荷分離が起きており、このうち主要サイトは2.8価程度であることを結論付けた。磁化測定の結果、中間価数を引き起こしているYb 4f電子系が100K以上ではキュリーワイス則に従うような局在的な振舞いをしていることが明らかとなった。また、10K以下の低温では比熱などの測定から非フェルミ液体的な振舞いをすることが明らかとなった。

口頭

Au-Al-Yb中間価数系準結晶

綿貫 徹; 柏本 史郎*; 山崎 照夫*; 川名 大地*; 町田 晃彦; 田中 幸範*; 石政 勉*; 佐藤 卓*

no journal, , 

Au-Al-Yb準結晶について、X線吸収分光測定を行った結果、Yb価数が2.61価であった。これは中間価数4f電子系が常圧の準結晶において実現した初めて例である。この系は「準」周期アンダーソンモデルを具現化したものであり、周期系での代表的な基底状態であるフェルミ液体及び磁気秩序が自明な基底状態ではないため、特に、遍歴と局在との間の領域での性質は興味深い。磁化測定の結果、帯磁率は100K以上においてCurie-Weiss則に従い、この系のYb 4f電子系が局在的性質を持つことが判明した。100K以下では帯磁率は冷却とともに急激に増大した。20K以下ではベキ発散が観測され、最低温の2Kでもスピン揺らぎが残っていることが判明した。さらに0.38Kまで冷却して比熱測定をした結果、C/Tも冷却とともにベキ発散をし続けた。つまり、極低温においてもフェルミ液体や磁気秩序状態を取らず、非フェルミ液体的挙動を示すことが明らかとなった。

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