最先端の研究開発,日本原子力研究開発機構,6; 廃止措置と廃棄物の処理処分を目指して,1; 低レベル放射性廃棄物の処理処分とウラン鉱山閉山措置に関する技術開発

辻 智之; 杉杖 典岳; 佐藤 史紀; 松島 怜達; 片岡 頌治; 岡田 翔太; 佐々木 紀樹; 井上 準也

日本原子力学会誌ATOMO, 62(11), p.658 - 663, 2020/11

日本原子力研究開発機構ではバックエンド関連の研究・技術開発として、原子力施設の廃止措置や安全で環境負荷低減につながる低レベル放射性廃棄物の処理処分技術開発と、地層処分の基盤的研究開発を進めてきた。これらバックエンドに関する原子力機構の研究・技術開発のうち、原子力施設の廃止措置や低レベル放射性廃棄物の処理処分技術開発の最前線を紹介する。

High stereographic resolution texture and residual stress evaluation using time-of-flight neutron diffraction

徐 平光; Harjo, S.; 小島 真由美*; 鈴木 裕士; 伊藤 崇芳*; Gong, W.; Vogel, S. C.*; 井上 純哉*; 友田 陽*; 相澤 一也; et al.

Journal of Applied Crystallography, 51(3), p.746 - 760, 2018/06

AA2018-0163.pdf:3.0MB

https://doi.org/10.1107/S1600576718004004

Neutron diffraction texture measurements provide bulk textures with excellent grain statistics even for large grained materials, together with the crystallographic parameters and microstructure information such as phase fractions, coherent crystallite size, root mean square microstrain, macroscopic/intergranular stress/strain. The procedure for high stereographic resolution texture and residual stress evaluation was established at the TAKUMI engineering materials diffractometer. The pole figure evaluation of a limestone standard sample with a trigonal crystal structure suggested that the obtained precision for texture measurement is comparable with the oversea well-established neutron beam lines utilized for texture measurements. A high strength martensite-austenite multilayered steel was employed for further verification of the reliability of simultaneous Rietveld analysis of multiphase textures and macro stress tensors. By using a geometric mean micro-mechanical model, the macro stress tensor analysis with a plane stress assumption showed a RD-TD in-plane compressive stress (about -330 MPa) in martensite layers and a RD-TD in-plane tensile stress (about 320 MPa) in austenite layers. The phase stress partitioning was ascribed to the additive effect of volume expansion during martensite transformation and the linear contraction misfit during water quenching.

Stress partitioning behavior of multilayered steels during tensile deformation measured by in situ neutron diffraction

小島 真由美*; 井上 純哉*; 南部 将一*; 徐 平光; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 小関 敏彦*

Scripta Materialia, 66(3-4), p.139 - 142, 2012/02

https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2011.10.018

Stress partitioning in multilayered steels consisting of martensitic and austenitic layers was measured during tensile deformation by in situ neutron diffraction measurements to investigate the mechanism of improved strength-elongation combinations. The deformation mode can be classified into three stages, and the results indicated that the applied stress is effectively transferred to the martensitic phase, because no stress concentration sites exist, owing to the multilayered structure. Hence, even as-quenched martensite deformed uniformly, resulting in improved strength-elongation balance in multilayered steels.

疑似不規則信号を用いた原子力船「むつ」動特性同定実験,II; 第2回実験

林 光二; 島崎 潤也; 鍋島 邦彦; 篠原 慶邦; 井上 公夫*; 落合 政昭

JAERI-Research 95-004, 178 Pages, 1995/01

JAERI-Research-95-004.pdf:4.66MB

原子力船「むつ」の原子炉プラント動特性を評価する目的で、第3次実験航海中の1991年8月30日に、類似不規則2値信号を用いた第2回炉雑音実験を実施した。第2回実験は炉出力50%、静穏海域のプラント運転条件下で、制御棒または主蒸気弁の手動操作により類似不規則2値信号を印加する反応度外乱実験ならびに負荷外乱実験を実施し、プラント応答信号や船体加速度信号を測定した。さらに、各疑似不規則外乱の効果を評価するために、各実験後に、自然状態下でのプラント雑音信号を測定した。本報告は、実験の計画、実施要領書と実験の記録、データ収録条件、収録したデータの信号波形ならびにパワースペクトル解析の結果をまとめたものである。

Martensite tensile deformation and bulk texture evolution in austenite-martensite multilayered steel by neutron diffraction

徐 平光; 小島 真由美*; 井上 純哉*; 城 鮎美; 秋田 貢一; 南部 将一*; 鈴木 裕士; Harjo, S.; Gong, W.; 友田 陽; et al.

no journal, , 

Monolithic low carbon martensite steel is rarely applied as an important structural sheet material because of its very low tensile ductility. Recently, some austenite-martensite multiphase steels with proper multilayer structure design have been found to possess a high uniform elongation similar to the commercial high strength steel sheets (such as DP590) even at a double tensile strength. It is valuable to clarify why the martensite in the multiphase multilayer condition may approach a much higher ductility than that in the monolithic condition through high statistical texture measurement. The monolithic martensite during uniform deformation shows similar deformation characteristic to the monolithic ferrite in IF steel. However, for the martensite in multiphase multilayered condition, it is found that the main crystallographic orientation of martensite layer from {111}112 component at 0% tensile strain rotated to {111}110 component at 15% tensile strain through the transition of {556}1-75+{221}01-2 split texture components. It suggested that the inter-layer constraint in multiphase multilayered steel induced such difference in martensite during tensile deformation, which finally resulted into much higher elongation than the monolithic martensite steel.

Status of the ITER plasma modeling activities in JAEA

白石 淳也; 本多 充; 林 伸彦; 相羽 信行; 藤間 光徳; 松山 顕之; 内藤 磨; 宮田 良明; 井上 静雄; 成田 絵美; et al.

no journal, , 

原子力機構はITERプラズマモデリングに関して様々な研究分野に貢献してきた。そのなかでも、原子力機構における最近の統合モデリング活動について報告する。統合モデリングは、ITERのような自律的で複雑な挙動を示すプラズマのシミュレーションには必要不可欠である。原子力機構では統合モデリングコードTOPICSを開発してきた。TOPICSは、その予測正確性を高めるために様々な物理モデルを導入し、ITERプラズマに対する知見を与えてきた。最近では、ITERにおけるトロイダル回転の予測シミュレーションに成功した。TOPICSを3次元平衡コードVMEC及び3次元ドリフト運動論方程式ソルバーFORTEC-3Dと結合することにより、NTV及び径方向電場を計算すうことに成功し、その結果回転を自己無撞着に計算した。もう一つの成果としてITERにおいてペレット入射によるELMペーシングの定量的評価に成功した。TOPICSに新しいペレットモデルを導入し、MHD安定性コードMARG2Dと結合することでELMペーシングのシミュレーションに成功した。

High stereographic resolution texture and residual stress evaluation using time-of-flight neutron diffraction

徐 平光; Harjo, S.; 小島 真由美*; 伊藤 崇芳*; Gong, W.*; 鈴木 裕士; 秋田 貢一; 井上 純哉*; 友田 陽*; 相澤 一也

no journal, , 

The neutron diffraction technical environment for high stereographic resolution texture and residual stress combined evaluation was established at TAKUMI engineering materials diffractometer through proper neutron detector panel-region division. The pole figure evaluation of an limestone standard sample with a trigonal structure suggested that the texture measurement precision is comparable with that of the established neutron beamlines utilized for texture measurement, such as the HIPPO diffractometer at LANL and the D20 angle-dispersive neutron diffractometer at ILL. The martensite-austenite multilayered steel sheets were employed to further examine the reliability of simultaneous Rietveld analysis of the multiphase textures and the macro stress tensors. By using the BulkPathGEO micro-mechanical model, the macroscopic stress tensor analysis with a plane stress assumption confirmed a RD-TD in-plane compressive stress distribution in martensite layers and a RD-TD in-plane tensile stress distribution in austenite layers at a stress balance within 20 MPa. The phase stress partitioning at a stress level of 300 MPa was ascribed mainly to the additive effect of the volume expansion during martensite transformation and the linear contraction misfit between austenite layers and newly transformed martensite layers during the water quenching process.

人形峠鉱山夜次2号坑道を対象とした雨水浸透解析

井上 準也; 河野 亮太; 小原 義之; 富山 眞吾*; 増本 清*

no journal, , 

鳥取県と岡山県の県境付近に位置する人形峠環境技術センターでは、ウラン鉱山の坑水処理を行っている。本研究の対象となる夜次2号坑道では、地元自治体との協定で定めたられた排出基準値を超えた濃度のラジウムを含む坑水が発生しており、坑水量低減のための発生源対策が必要となっている。これまでの研究では、水文調査から降雨涵養量や周辺流域における地下水流動系を明らかにした上で、降雨浸透解析により降雨と坑水量の応答を再現した。引き続き本研究では、異なる2種類の解析コードを用いた比較検討を行い、解析コードによる差異の程度が明らかになったので報告する。

中性子回折を用いた複層鋼板の集合組織と残留応力テンソル測定

徐 平光; 井上 純哉*; Harjo, S.; 鈴木 裕士; 秋田 貢一

no journal, , 

中性子回折法は、極表面層測定であるX線回折法と後方散乱電子線回折法に比べて、格段に高い物質透過能を有するため、たとえば、約1cm1cm1cmのバルク資料における結晶方位情報を高い統計精度で測定できる。この中性子回折法を利用することで、粗大結晶粒の鋳造合金や複雑な結晶構造を有する鉱物の集合組織や相分率を測定でき、さらに、様々な温度環境や荷重環境における組織変化のその場観察も可能である。また、複数方位から測定した高分解能中性子回折パターンの定量解析により、集合組織や相分率だけではなく、ひずみ・応力といた力学情報を求めることもできる。これまでわれわれは、高強度かつ高延性、低コスト化及び長寿命化を目指した工学金属材料開発の促進を目的として、研究用原子炉JRR-3の中性子応力測定装置RESAや、大強度陽子加速施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)の工学材料回折装置TAKUMIにおいて、相分率や結晶配向そして残留応力に着目した総合的な材料評価技術の開発を進めてきた。本講演では、開発してきた測定技術および次世代軽量化自動車用構造材料として注目されている複層鋼板へのその技術の応用のうち、TAKUMIを用いて得られた成果を紹介する。

飽和・不飽和浸透流における効率的逆解析法に関する研究

井上 準也; 増本 清*

no journal, , 

地下水流動モデル構築にあたり、直接計測困難な不均質な物性値を推定するために、多点非定常間隙水圧データを用いた逆解析を行うことによりモデリング精度の向上を図る試みがある。こうした逆解析では未知パラメータ数が増加すると,計算時間が膨大となるため複雑な地質構造の浸透特性を推定することが困難となる。しかし、準ニュートン法の勾配計算にadjoint法を組み込むことで逆解析の計算時間を高速化することが可能である。そこで、本研究では、飽和・不飽和浸透流に準ニュートン法とadjoint法を組み合わせた逆解析プログラムを作成し、数値実験によりプログラムの妥当性および効率的な飽和・不飽和浸透流逆解析の可能性を検討した。その結果、プログラムが正常に作動し、多数の未知パラメータに対して効率的に逆解析が可能であることが示された。