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論文

Effect of B$$_{4}$$C addition on the solidus and liquidus temperatures, density and surface tension of type 316 austenitic stainless steel in the liquid state

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

Journal of Nuclear Materials, 554, p.153100_1 - 153100_11, 2021/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Materials Science, Multidisciplinary)

ステンレス鋼(SUS316L)の固相線及び液相線温度,密度並びに表面張力に及ぼす炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)添加の影響を実験的に調べた。B$$_{4}$$C含有SUS(0から10mass%まで)の固相線温度は1666Kから1307KまでB$$_{4}$$C添加につれて単調に減少した。液相線温度は2.5mass%B$$_{4}$$Cで最小点となり、10mass%までB$$_{4}$$C添加につれて増加した。B$$_{4}$$C含有SUSの密度と表面張力は電磁浮遊法で(過冷却領域を含めて)幅広い温度域で計測できた。密度は温度に対して線形的に減少した。また、B$$_{4}$$C添加量に応じて密度は単調に減少した。B$$_{4}$$C含有SUSの表面張力については、B$$_{4}$$C添加による影響は明確な影響は見られなかったが、SS316Lに含まれる硫黄が表面張力を有意に低下させた。

論文

Behavior of light elements in iron-silicate-water-sulfur system during early Earth's evolution

飯塚 理子*; 後藤 弘匡*; 市東 力*; 福山 鴻*; 森 悠一郎*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*; 鍵 裕之*

Scientific Reports (Internet), 11(1), p.12632_1 - 12632_10, 2021/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Multidisciplinary Sciences)

FeNi合金からなる地球核は、H, C, O, Si, Sなどの軽元素を含んでいると考えられている。その中でHは、宇宙に最も存在する元素であり、最も有望な候補である。これまでの我々の中性子回折実験から、鉄-水系において、水素が他の元素より優先的に鉄に取り込まれることが分かっている。今回、初期地球の組成で水を含んだ鉄-ケイ酸塩系において、Sが及ぼす影響を調べた。その結果、一連の鉄の相転移、含水ケイ酸塩の脱水酸基およびカンラン石・輝石の形成を観察した。またFeの共存相としてFeSが現れた。Hがいる条件でもFeSの格子体積が一定であることから、FeSに水素は入らず、FeSはむしろFeの水素化を阻害することがわかった。高温高圧下から回収された試料を観察すると、FeにはHとSが入っており、HおよびSはFe(H$$_{x}$$)-FeS系の融点を下げる効果があることが分かった。一方回収試料には、C, O, Siなどの他の軽元素は含まれていないため、地球核形成時には、まずFeH$$_{x}$$およびFeSができ、その後さらに高温高圧下でFeHxやFeSが融解した後でないと、それらは核に取り込まれないことが分かった。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 1; Project overview and progress until 2018

山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 菊地 晋; 江村 優軌; 神山 健司; 福山 博之*; 東 英生*; 西 剛史*; 太田 弘道*; et al.

Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 10 Pages, 2020/08

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故(CDA)評価における重要な課題の一つに、制御棒材の炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動がある。CDAの数値解析では、このような挙動のシミュレーションはこれまで行われたことがないため、物理モデルを開発しそれをCDA解析コードに組み入れる必要がある。本研究では、B$$_{4}$$C-SS共晶溶融実験、共晶溶融の熱物性計測、共晶溶融反応の物理モデル開発に焦点を当てている。共晶実験では、可視化実験,反応速度実験,材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び2018年度までの進捗概要について報告する。この論文における具体的成果は、共晶溶融実験において固化したB$$_{4}$$C-SS共晶試料のホウ素濃度分布で、これはコンピュータコードに組み込まれた共晶物理特性の検証に用いられる。

論文

Thermophysical properties of molten stainless steel containing 5mass%B$$_{4}$$C

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

Nuclear Technology, 205(9), p.1154 - 1163, 2019/09

 被引用回数:13 パーセンタイル:96.51(Nuclear Science & Technology)

316Lステンレス鋼溶融物(SS316L)及び5mass%B$$_{4}$$C含有SS316Lの密度,表面張力,輻射率,熱容量及び熱伝導率を測定するために、静磁場印加電磁浮遊法を用いた。5mass%B$$_{4}$$CをSS316Lに加えることで、液相温度,密度,輻射率及び熱伝導率において、SS316Lの液相温度で、それぞれ111K, 6%, 19%, 6%減少した。熱容量は、この追加により5%まで増加した。表面張力に関して、5mass%B$$_{4}$$Cの追加による影響は明確には認められなかったが、SS316Lに溶解した硫黄により表面張力が大幅に減少した。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 1; Project overview

山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 菊地 晋; 江村 優軌; 神山 健司; 福山 博之*; 東 英生*; 西 剛史*; 太田 弘道*; et al.

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.418 - 427, 2019/09

制御棒材の炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動は、ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故(CDA)評価における重要な課題の一つである。CDAの数値解析では、このような挙動のシミュレーションはこれまで行われたことがないため、物理モデルを開発しそれをCDA解析コードに組み入れる必要がある。本研究では、B$$_{4}$$C-SS共晶溶融実験、共晶溶融の熱物性計測、共晶溶融反応の物理モデル開発に焦点を当てている。共晶実験では、可視化実験,反応速度実験,材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗概要について報告する。この論文における具体的成果は、共晶溶融実験において固化したB$$_{4}$$C-SS共晶試料のホウ素濃度分布で、これはコンピュータコードに組み込まれた共晶物理特性の検証に用いられる。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 3; Effect of B$$_{4}$$C addition on thermophysical properties of austenitic stainless steel in a liquid state

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.853 - 857, 2019/09

溶融混合物316Lステンレス鋼(SS316L)及び制御棒材の熱物性は、ナトリウム冷却高速炉を含む原子力プラントのシビアアクシデント時の炉心崩壊のメカニズムを示すコンピュータ模擬コードの開発に必要である。まず、示差走査熱量測定によりSS316LにB$$_{4}$$Cを追加した際の固相線温度及び液相温度を計測した。溶融316L及びB$$_{4}$$Cを含む溶融316Lの密度,表面張力,垂直分光放射率,比熱容量,熱伝導率の計測には静磁場での電磁浮上技術が用いられた。B$$_{4}$$C追加による物性への影響の研究は10mass%まで行われた。

論文

Thermophysical properties of molten stainless steel containing 5mass%-B$$_{4}$$C

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

Proceedings of 2018 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2018) (CD-ROM), p.1014 - 1019, 2018/04

本研究では、静磁場での電磁浮遊法を用いてSUS316Lと5mass%-B$$_{4}$$C含有SUS316Lの密度, 表面張力, 輻射率, 比熱及び熱伝導率を測定した。

論文

High pressure and temperature synthesis of Bi-based perovskite Bi$$_{0.5}$$Na$$_{0.5-x}$$Li$$_x$$)TiO$$_3$$

福永 正則; 米田 安宏; 福山 諒太*; 齋藤 寛之; 池田 直*; 片山 芳則

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 35(1), p.111 - 114, 2010/03

ビスマスペロブスカイト(Bi$$_{0.5}$$Na$$_{0.5-x}$$Li$$_x$$)TiO$$_3$$の高圧合成を行った。固相反応により作製された単相のBNLTは$$x$$=0.1より小さい試料でペロブスカイト構造が観測された。固相反応は6$$sim$$10GPaの圧力範囲と800$$sim$$1200$$^{circ}$$Cの温度範囲で合成された。単相が得られたBNLT($$x$$=0.1)は、(Bi,Na)TiO$$_3$$と同様の二つの熱異常が観測された。210$$^{circ}$$Cに見られる熱異常はRohmbohedral-Tetragonalの構造相転移に起因するものと考えられる。$$x$$=0.2より大きい組成で得られた最終生成物は3種類の不純物を含んでおり、これらは出発物質の選択により影響を受ける。

口頭

溶融SUS316,鉄およびニッケルの非接触密度測定

渡邊 誠*; 東 英生*; 佐々木 美奈子*; 安達 正芳*; 大塚 誠*; 福山 博之*; 西 剛史; 山野 秀将

no journal, , 

溶融したBWR制御棒材の物性取得の一環として、制御棒の被覆材であるステンレス鋼(SUS316)とその主成分である鉄およびニッケルについて、静磁場印加電磁浮遊法を用いて溶融状態の密度測定を行った結果について報告する。

口頭

静磁場印加電磁浮遊法を用いた溶融SUS316, FeおよびNiの密度計測

渡邊 誠*; 東 英生*; 佐々木 美奈子*; 安達 正芳*; 大塚 誠*; 福山 博之*; 西 剛史; 山野 秀将

no journal, , 

本研究において、研究の第一段階としてステンレススチール316(SUS316)、高純度鉄およびニッケルの密度を浮遊法を用いて壁の影響を除いた上で、溶融条件で計測した。全サンプルで、密度は温度に対し線形関数で表された。

口頭

溶融SUS316の表面張力測定

東 英生*; 福山 博之*; 西 剛史*; 山野 秀将

no journal, , 

シビアアクシデント時では事故初期に制御棒が崩落するため、その崩落進展のメカニズムをシミュレートするためには溶融した制御棒材及びその被覆材料の熱物性値が必要となってくる。本研究では、電磁浮遊による液滴振動法を利用し、制御材の被覆材料であるSUS316の溶融状態の表面張力測定を行った。

口頭

溶融SUS316の垂直分光放射率,熱容量,熱伝導率測定

東 英生*; 福山 博之*; 西 剛史*; 山野 秀将

no journal, , 

原子炉のシビアアクシデント時の炉心損傷メカニズムを理解するためには、溶融ステンレス鋼(SUS316)の熱物性値が必要である。本研究では、電磁浮遊法を用いて、液体SUS316の垂直分光放射率, 熱容量, 熱伝導度を測定した。垂直分光放射率は負の波長依存性があり、温度に対する依存性は無視できる程度であった。熱容量と熱伝導度は非接触レーザー周期加熱を用いて測定した。熱容量は1661K$$sim$$1778Kの温度範囲で一定を示した。熱伝導度は正の温度依存性を示した。

口頭

溶融SUS316-10mass%B$$_{4}$$Cの密度および表面張力測定

東 英生*; 福山 博之*; 山野 秀将

no journal, , 

シビアアクシデント時では事故初期に制御棒が崩落するため、その崩落進展のメカニズムをシミュレートするためには溶融した制御棒材及びその被覆材料の熱物性値が必要となってくる。本研究では、電磁浮遊装置を用いて、制御材の被覆材料であるステンレス鋼(SUS316)に制御棒材であるB$$_{4}$$Cが10mass%混合した融体の密度および表面張力の測定を試みた。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,1; プロジェクト全体概要

山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 江村 優軌; 倉田 正輝; 東 英生*; 福山 博之*; 西 剛史*; 太田 弘道*; Liu, X.*; et al.

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素とステンレス鋼の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬できるようにするため、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応実験及び材料分析、共晶溶融反応に関する物理モデル開発及び実機適用解析を実施する研究プロジェクトを立ち上げた。ここでは、プロジェクト全体概要及び初年度(平成28年度)の進捗概要について報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,4; 5mass%B$$_{4}$$C-SS共晶溶融物の放射率、熱容量、熱伝導率測定

東 英生*; 福山 博之*; 山野 秀将

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故における制御棒材(炭化ホウ素: B$$_{4}$$)と原子炉構造材(ステンレス鋼: SS)の共晶反応挙動を模擬するのに必要な熱物性モデル構築のため、超高温熱物性計測システム(PROSPECT)を用いたレーザーイメージング密度測定法および液滴振動法により、5mass%B$$_{4}$$C-SS系融体の密度および表面張力の測定を行った結果について報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,3; 5mass%B$$_{4}$$C-SS共晶溶融物の密度、表面張力測定

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故における制御棒材(炭化ホウ素: B$$_{4}$$C)と原子炉構造材(ステンレス鋼:SS)の共晶反応挙動を模擬するのに必要な熱物性モデル構築のため、超高温熱物性計測システム(PROSPECT)を用いたレーザーイメージング密度測定法および液滴振動法により、5mass%B$$_{4}$$C-SS系融体の密度および表面張力の測定を行った結果について報告する。

口頭

B$$_{4}$$C含有ステンレス鋼融体の熱物性計測

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故における制御棒材(炭化ホウ素: B$$_{4}$$C)と原子炉構造材(ステンレス鋼: SS)の共晶反応挙動を模擬するのに必要な熱物性モデル構築のため、超高温熱物性計測システム(PROSPECT)を用いたB$$_{4}$$C-SS系融体の熱物性測定を行った結果について報告する。

口頭

Thermophysical property measurements of molten stainless steel containing 10mas%B$$_{4}$$C by electromagnetic levitation technique

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

no journal, , 

本研究では、静磁場での電磁浮遊法を用いて10mass%B$$_{4}$$C含有SUS316Lの密度, 表面張力, 輻射率, 比熱及び熱伝導率を測定した。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究; プロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗

山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 斉藤 淳一; 菊地 晋; 江村 優軌; 東 英生*; 福山 博之*; 西 剛史*; 太田 弘道*; et al.

no journal, , 

我が国の先進ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬する必要がある。そのため、新規プロジェクトを立ち上げ、共晶溶融反応実験、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応に関する物理モデル開発に着手した。共晶溶融実験では可視化実験、反応速度実験及び材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗概要について報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,7; 10mass%B$$_{4}$$C-SS共晶溶融物の密度および表面張力測定

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故における制御棒材(炭化ホウ素: B$$_{4}$$C)と原子炉構造材(ステンレス鋼: SUS316L (SS))の共晶反応挙動を模擬するのに必要な熱物性モデル構築のため、超高温熱物性計測システム(PROSPECT)により、系統的にB$$_{4}$$C-SS系融体の熱物性計測を行っている。平成30年度は10mass%B$$_{4}$$C-SS系融体の密度および表面張力の測定を行った結果について報告する。

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