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論文

飛行時間法中性子回折によるバルク材料集合組織測定技術の開発

徐 平光; 星川 晃範*; 林 真琴*; 秋田 貢一; 森井 幸生*; 石垣 徹*

日本材料学会第48回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集, p.7 - 9, 2014/07

Time-of-flight neutron diffraction may evidently accelerate the bulk texture measurement speed through the proper combination of multiple orientations distributed neutron detectors and the simultaneous multiple diffraction peak acquisition, and only few sample rotations are needed to be carried out. In addition to the omega-axis rotatable sample changer, a dedicated omega/chi two-axis rotatable goniometer is under urgent development. It is highly expected to play an important role to evaluate the bulk texture evolution of advanced materials during thermomechanical controlling process. Though the intrinsic difference in neutron diffraction spectra from different orientations (determined by each set of Bragg angle/azimuthal angle) evidently increases the technical difficulty in rapid texture analysis, the development of Materials Analysis Using Diffraction (MAUD, developed by Luca Lutterotti, et al.) and other relevant software/programs are bringing us much convenience. Moreover, in order to increase the accessibility to neutron diffraction bulk texture measurement instruments, the various cooperative researches and the mail-in services are being planned.

論文

湖沼・河川における堆積物の放射線量測定機器の研究・開発,1

柳澤 孝一; 林 俊夫*; 生沼 優*; 竹森 基*; 石川 貴則*; 岡谷 智一*; 西垣 誠*

社団法人物理探査学会第129回(平成25年度秋季)学術講演会講演論文集, p.287 - 288, 2013/10

湖沼・河川・海底等の堆積物からの放射線量の計測を目的とした測定器の開発を行った。湖底等の堆積物中については、拡散した放射性物質が雨水によって池や河川、湖沼などに集積され、局所的に高い放射線量を示すことが予想される。今回開発した放射線測定システムは、プローブと称する検出器を湖底等に着底した状態でけん引し$$gamma$$線測定を行う装置であり、広域的に放射線量を把握することができる。また、湖底の比抵抗が同時に測定可能であり堆積物の状況が推定できる。

論文

Numerical analysis of thermoacoustic spontaneous oscillations in a 2D rectangular and an axisymmetric closed tube

石垣 将宏; 白井 宏一郎*; 安達 静子*; 石井 克哉*

AIP Conference Proceedings 1474, p.295 - 298, 2012/09

本研究では、熱音響現象の基礎的なダイナミクスを理解するため、熱音響自励振動(Taconis振動)の安定性について数値シミュレーションを用いて解析を行った。対象とする系は、両端を閉じた2次元矩形管及び円管とした。両端の管壁を高温、中央部分の管壁を低温になるような温度分布を与えた。その結果、2次元矩形管内のTaconis振動では、管内の温度境界層が薄い場合にヒステリシス現象が観測された。一方、温度境界層が厚い場合にはヒステリシス現象は観測されなかった。また軸対称円管においては、高温部と低温部の長さの比を0.3としたとき、基本モードと同様に2次モード及び不連続を伴う音響波が観測された。基本モードの定在波が発生する臨界温度比はRottによる理論解析と一致した。これらの解析から、これまで明らかになっていなかった、Taconis振動の種々の振動モードに対する安定性を明らかにすることができた。

論文

花崗岩を対象とした立坑掘削工事振動を利用した物理探査技術の開発; 地震波干渉法の適用

程塚 保行; 松岡 稔幸; 鶴田 忠彦; 山田 信人*; 石垣 孝一*; 山口 伸治*

社団法人物理探査学会第119回(平成20年度秋季)学術講演会講演論文集, p.61 - 64, 2008/10

地震波干渉法は、地表に設置された受振器群で地中からの振動を透過波として測定し、それらの相互相関処理を行うことにより、地上の反射法地震探査を実施した場合と同じ記録を取得することができる近年注目されている手法である。本手法は、地上の反射法地震探査のように測線上に等間隔で規則的な震源を必要とせず、従来の探査手法ではノイズとされていた微弱な振動を信号として利用することが可能であることから、震源の制約から地上において十分に反射法地震探査を実施できないケースの補完手法としての利用が期待できる。また、逆VSPの測定に利用すれば逆VSP反射断面の可視化領域(通常、受振器の孔口からの最大オフセット距離の半分)を通常の反射法地震探査断面の領域に広げることができる。そこで、本報では、現在、瑞浪超深地層地層研究所の建設工事に合わせて実施している逆VSP探査測線を利用して、建設工事で発生するさまざまな振動についてデータ取得を行い、各振動(震源)の反射イメージングの有効性について検討を行った。その結果、地震波干渉法を立坑の掘削工事振動を利用して実施する際には、ボーリング掘削振動と発破振動の利用が有効であり、それらを複数深度に渡って測定し利用することが最も効果的であることを確認した。

論文

花崗岩を対象とした立坑掘削工事振動を利用した物理探査技術の開発; 逆VSP探査の適用

松岡 稔幸; 程塚 保行; 鶴田 忠彦; 石垣 孝一*; 山田 信人*; 山口 伸治*

社団法人物理探査学会第119回(平成20年度秋季)学術講演会講演論文集, p.65 - 67, 2008/10

地上反射法地震探査や通常のVSP探査等の地上発振型の探査においては、社会的・環境的な要請から特に震源の選択において制約が生じ理想的な探査を実施できないケースが少なくない。一方、「孔内発振-地上受振」型のボーリング孔を利用した逆VSP探査では、地上で震源を必要としないことから地上における測定レイアウトに関する制約は小さくなるものの、ボーリング孔壁の崩壊を避ける必要性などから、孔内における震源の規模が制約されるため、精度の高いデータ取得を行うには限界がある。瑞浪超深地層研究所のように地下に構造物を設置する場合には、掘削工事等に伴う振動を震源として利用することにより、前述の2つの課題の制約を受けることなく、精度の高い探査の実施を期待することができる。そこで、地下構造物周辺の地質構造を三次元的に把握する手法の開発を目的として、立坑掘削工事振動を利用した逆VSP探査を実施した。その結果、既存の反射法地震探査と同様に、逆VSP探査においても堆積岩中及び花崗岩上面などに対応した明瞭な反射イベントを抽出することができ、地質構造を推定できることが確認された。このことから、逆VSP探査は、制約を受けることの多い地上の反射法地震探査を補完し(特に未調査領域やより深部の地質構造に関する情報の補完)、地下の構造物周辺における地質構造を三次元的に把握するうえで有効な手法であると考えられる。

論文

立坑掘削工事に伴う振動を利用した地質構造探査

程塚 保行; 松岡 稔幸; 石垣 孝一*

日本応用地質学会平成19年度研究発表会講演論文集, p.213 - 214, 2007/10

建設中の立坑の掘削に伴い発生するさまざまな工事振動を地表に展開した受振器で測定し、立坑の切羽前方を含む花崗岩中の割れ目帯や断層などの地質構造の可視化を試みた。その結果、抽出精度に違いが見られるものの、適用したそれぞれのデータ処理法の結果において、ボーリング孔データで確認される地質構造と対応付けられる反射イベントが抽出できることを確認した。

論文

長時間測定の微動を用いた地震波干渉法

山田 信人*; 石垣 孝一*; 山口 伸治*; 成田 憲文*; 松岡 稔幸; 程塚 保行; 松岡 俊文*

社団法人物理探査学会第117回(平成19年度秋季)学術講演会講演論文集, p.146 - 148, 2007/10

地震波干渉法は、地表に設置された受振器群で地中からの雑信号を透過波として測定し、それらの相互相関処理を行うことにより、ある受振器を震源とした合成波形記録を、全受振点において得る手法である。日本原子力研究開発機構(JAEA)では、これまでに同研究所内の立抗掘削時の発破信号を利用した地震波干渉法を行い、同測線で実施された既存の反射法地震探査と整合的な結果が得られた。本研究では、長時間取得した微動記録に地震波干渉法を適用した。

論文

Seismic imaging for 3-D RVSP data using image point transform

Lee, C.*; 松岡 稔幸; 石垣 孝一; 田上 正義*; 山口 伸治*; 土家 輝光*; 松岡 俊文*

Proceedings of 11th International Symposium on Recent Advances in Exploration Geophysics (RAEG 2007), p.69 - 71, 2007/04

Image Pointは、発振点,受振点,反射面間のGeometryにより決められる反射面に対する発振点の鏡像点である。IP(ImagePoint)変換は、一般ラドン変換により、通常の共通発振点記録(時間領域)をIP領域(Image Pointを基準にした空間(IPの深度)-空間(原点からIPまでの距離)領域)へ変換する。IP変換によって、時間領域の反射波は、IP領域において集中し、S/Nを高めることができる。筆者らは、瑞浪超深地層研究所周辺で実施した逆VSP探査で取得したデータを用いて、IP変換を適用し、断層のイメージングに成功した。

論文

流体流動電位法を用いた瑞浪超深地層研究所周辺の地下水流動モニタリング

松岡 稔幸; 仙波 毅; 石垣 孝一; 杉本 芳博*; 田上 正義*; 成田 憲文*

日本応用地質学会平成18年度研究発表会講演論文集, p.331 - 334, 2006/11

日本原子力研究開発機構では、地層処分研究開発の基盤となる「深地層の科学的研究」の一環として、岐阜県瑞浪市において建設工事を進めている瑞浪超深地層研究所の用地内とその周辺において、花崗岩中の地下水流動を規制すると考えられる断層や割れ目(帯)などを把握するための調査技術の開発を行っている。この一環で、地下施設の建設に伴い地下水流動に影響を及ぼす地質構造を直接に抽出することができる物理探査技術の開発を目的に、研究所用地内で掘削中の2つの立坑(主立坑:内径6.5m,換気立坑:内径4.5m)からの排水に伴う周辺地下水の移動による流動電位の発生を利用した流体流動電位法による地下水流動のモニタリング調査を試みた。その結果、排水に伴って流動する大局的な地下水の流動を規制する断層を抽出するとともに、それを境にして地下水の流動が異なっている様子を推定することができた。

論文

Seismic imaging for 3-D VSP data using image point transform

Lee, C.*; 松岡 稔幸; 石垣 孝一; 田上 正義*; 成田 憲文*; 小島 正和*; 土家 輝光*; 松岡 俊文*

Proceedings of 10th International Symposium on Recent Advances in Exploration Geophysics (RAEG 2006), p.143 - 146, 2006/00

3次元VSPは、ボーリング孔近傍に存在する高角度の断層や亀裂の性状を把握するための手法として優れている。筆者らは、Cosma et al. (2003)が破砕帯からの微弱な反射信号を強調するために開発したIP変換法を応用して3次元VSPのイメージングを行う方法を考案し、その方法をモデリング波形に適用した。その結果、高角度の断層が良好にイメージングされており、本方法が有効であることを確認した。

口頭

立坑掘削工事に伴う振動を利用した物理探査

石垣 孝一; 松岡 稔幸; 天野 健治

no journal, , 

日本原子力研究開発機構瑞浪超深地層研究所では、地下施設の建設に伴ってその周辺の地質構造を三次元的に把握可能な物理探査技術を開発することを目的に、立坑掘削工事の発破振動を利用した逆VSP探査を実施している。本報告では、これまでに得られたおもに堆積岩部を対象とした逆VSP探査の結果と、同データを利用した幾つかの新しい処理・解析技術について紹介する。

口頭

瑞浪超深地層研究所における立坑掘削を利用した水理地質構造モデルの検討,3; 電気探査法を用いた水理地質構造の検討

松岡 稔幸; 石垣 孝一; 杉本 芳博*

no journal, , 

地下水流動を規制する断層や割れ目帯の把握は、水理地質構造モデルを構築するうえで重要な課題であり、(独)日本原子力研究開発機構が岐阜県瑞浪市で進めている超深地層研究所計画の一環として、これらの構造の可視化が可能な物理探査技術の開発を目的に、掘削中の2本の立坑(主立坑:内径6.5m,換気立坑:内径4.5m)からの排水時における電気探査(自然電位法及び三次元比抵抗法)による地下水流動モニタリングを実施した。本報告では、研究所用地内及びその周辺で取得した自然電位の時空間データ及び三次元比抵抗データを用いた水理地質構造の解釈について紹介する。

口頭

3D imaging of geological structure by R-VSP utilizing vibrations caused by shaft excavation at the Mizunami Underground Research Laboratory in Japan

松岡 稔幸; 程塚 保行; 石垣 孝一*; Lee, C. H.*

no journal, , 

(独)日本原子力研究開発機構では、「高レベル放射性廃棄物地層処分研究開発の全体計画」に示された研究開発目標である「実際の地質環境への地層処分技術の適用性確認」を実施する深地層の研究施設の一つとして、花崗岩を対象に二本の立坑(主立坑:内径6.5m,換気立坑:内径4.5m)とそれらを結ぶ水平坑道からなる瑞浪超深地層研究所の建設を行っている。本研究では、地下構造物周辺の空間的な地質構造分布を把握する手法の開発を目的として、地表に放射状に受振器を展開し、研究所の建設に伴う掘削工事等によるさまざまな振動を震源として記録する逆VSP型の探査を実施し、その適用性に関する検討を行った。取得したデータに対して、通常のVSPデータ処理,地震波干渉法及びIP交換法の3つのデータ処理を行った。その結果、通常のVSPデータ処理及び地震波干渉法によるデータ処理により構築した反射断面から、堆積岩の堆積構造や花崗岩との不整合面の分布,花崗岩中の割れ目帯分布に対応すると考えられる反射イベントを抽出することができた。また、IP交換法によるデータ処理結果からは、瑞浪超深地層研究所周辺に分布する高角度傾斜の断層の分布を捉えることができた。

口頭

非線形タコニス振動の数値解析

白井 宏一郎*; 石井 克哉*; 石垣 将宏

no journal, , 

タコニス振動とは、低温部分と高温部分を持つ1本の細管内で生じる自励振動である。本研究では圧縮性Navier-Stokes方程式を用い、軸対称の管内で生じるタコニス振動の数値解析を行った。管の高温部と低温部の温度比が臨界値以上となったときに、管長を1/2波長とする定在波を観測した。本計算により得られた臨界温度比の値はRottの理論解析による値とほぼ一致した。

口頭

円管内タコニス振動の数値解析

白井 宏一郎*; 石井 克哉*; 石垣 将宏

no journal, , 

管壁に温度差を与えることで気柱が自励振動を発生するタコニス振動の数値解析を行った。低温部と高温部の温度比$$T_H/T_C$$が臨界値以上になったときに、閉管内で生じる自励振動を観測した。本研究では、これまで実験によってカオスなどが観測されている、低温部と高温部の長さの比$$xi$$が0.3のときに着目して解析を行った。その結果、3つのタイプの振動のモードを観測することができた。境界層が厚い領域では管の両端の圧力振幅が同位相で振動する2次モードの定在波が現れた。また境界層を薄くしていくと、温度比が小さい領域では1次モードが励起され、温度比の大きい領域では圧力の不連続面を伴った音波が観測された。本研究により、タコニス振動が生じているときの振動の分岐構造について明らかにすることができた。

口頭

研究坑道を利用した花崗岩体における逆VSP探査

山田 信人; 松岡 稔幸; 石垣 孝一*; 金澤 洋平*; 徳安 真吾*; 中原 純一*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、断層や割れ目帯などの不連続構造の位置を把握することは重要な課題の一つである。これら不連続構造の三次元分布を把握する技術の整備を目的に、瑞浪超深地層研究所の水平坑道に探査測線および発破震源を配置した逆VSP探査を実施した。その結果、VSPマイグレーションおよびIP中点プロットの断面において、通常の反射法地震探査では抽出が難しい高角度の断層と考えられる構造を抽出することができた。また、推定された地質構造の位置は音波検層の結果と整合的であった。

口頭

iMATERIA中性子回折によるバルク集合組織測定技術の開発

徐 平光; 星川 晃範*; 石垣 徹*; 鈴木 徹也*; 秋田 貢一; 森井 幸生*; 林 眞琴*; Lutterotti, L.*

no journal, , 

For most metallic materials, in order to realize good balance among strength, ductility, toughness and formability, it is very important to optimize their microstructures and crystallographic textures as well as their alloy compositions. The time-of-flight neutron diffraction enables to measure various whole diffraction patterns of a textured material simultaneously at different scattering angles using different neutron detectors. In this presentation, the current status and its prospect of bulk texture evaluation technique using iMATERIA time-of-flight neutron diffractometer will be reported, including Omega-axis rotatable sample exchanger for rapid measurements and Omega/Kai 2-axes rotatable goniometer for in situ texture evolution studies. Moreover, the Rietveld texture analysis technique implemented in MAUD (Materials Analysis Using Diffraction) has been employed here to overcome the beam shielding effect of environmental equipment on texture measurement.

口頭

Rapid bulk texture measurement using iMATERIA time-of-flight neutron diffraction

徐 平光; 星川 晃範*; 石垣 徹*; 鈴木 徹也*; 秋田 貢一; 森井 幸生*; 林 眞琴*; Lutterotti, L.*

no journal, , 

The rapid texture measurement of bulk metallic materials is required not only for the precise formability control of commercial sheet products, but also for the thermomechanical process optimization of new materials. Different with the angle dispersive neutron diffraction with a single-tube/1-D neutron detector, the time-of-flight neutron diffraction enables to measure various whole diffraction patterns of a textured material simultaneously at different scattering angles using different neutron detectors. At J-PARC center, iMATERIA time-of-flight neutron diffractometer was employed to establish a reliable technical environment for rapid bulk texture measurements. In order to reduce the measurement time and improve the reliability, the proper refinement of detector stereographic coverage range and the corresponding increment of independent diffraction patterns from different sample orientation are under investigation.

口頭

Reliability of rapid bulk texture measurement using iMATERIA time-of-flight neutron diffractometer

徐 平光; 星川 晃範*; 石垣 徹*; 林 真琴*; 峯村 哲郎*; Harjo, S.; 秋田 貢一

no journal, , 

In order to realize the time-sliced or multiple samples automatic rapid bulk texture measurement, iMATERIA with large detector panel coverage needed to realize the high texture reliability as a prerequisite. Here, the bulk textures of a cold rolled aluminum alloy and a multilayered multiphase steel as reference textured materials were respectively measured to check the reliability of iMATERIA texture measurement. As a comparison, the established TAKUMI time-of-flight neutron diffraction texture measurement and analysis technique has been employed. The almost same pole figures and ODF sections obtained from iMATERIA neutron diffractometer and TAKUMI neutron diffractometer suggests that iMATERIA is available for the quantitative texture measurements during the advanced materials science research and the commercial engineering materials research & development.

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