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論文

Enhancement of spin-Seebeck effect by inserting ultra-thin Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$ interlayer

菊池 大介*; 石田 真彦*; 内田 健一*; Qiu, Z.*; Murakami, T.*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 106(8), p.082401_1 - 082401_4, 2015/02

 被引用回数:23 パーセンタイル:74.03(Physics, Applied)

We report the longitudinal spin-Seebeck effects (LSSEs) for Pt/Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$/BiY$$_{2}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ (BiYIG) and Pt/BiYIG devices. The LSSE voltage was found to be enhanced by inserting an ultra-thin Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$ interlayer. This enhancement decays sharply with increasing the Fe$$_70$$Cu$$_30$$ thickness, suggesting that it is not due to bulk phenomena, such as a superposition of conventional thermoelectric effects, but due to interface effects related to the Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$ interlayer. Combined with control experiments using Pt/Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$ devices, we conclude that the enhancement of the LSSE voltage in the Pt/Fe$$_{70}$$Cu$$_{30}$$/BiYIG devices is attributed to the improvement of the spin-mixing conductance at the Pt/BiYIG interfaces.

論文

RI施設における排気中$$^{14}$$Cモニタリング; 捕集及び酸化方法の比較評価

上野 有美; 小嵐 淳; 岩井 保則; 佐藤 淳也; 高橋 照彦; 澤畠 勝紀; 関田 勉; 小林 誠; 角田 昌彦; 菊地 正光

保健物理, 49(1), p.39 - 44, 2014/03

原子力科学研究所第4研究棟(RI施設)では、排気中の$$^{14}$$Cを1か月間連続で捕集し、施設から大気中へ放出される$$^{14}$$Cのモニタリングを行っている。しかし、CuO触媒を600$$^{circ}$$C以上に加熱する必要があることやモノエタノールアミン(MEA)が毒劇物に指定されていることから、管理区域内でのモニタリング手法として改良の余地が残っている。本試験では、異なる捕集剤を用いた捕集法の比較、使用する捕集剤の量とCO$$_{2}$$捕集効率の関係についての検討、異なる酸化触媒の異なる温度条件下における酸化性能の比較を行った。CO$$_{2}$$捕集剤の検討では、MEAに加えて、Carbo-Sorb Eを評価の対象とした。酸化触媒の検討では、CuO触媒に加えて、Ptアルミナ触媒、Pd/ZrO$$_{2}$$触媒を評価の対象とした。試験の結果、Carbo-Sorb Eはガスの通気による気化量が大きく、1か月の連続捕集には適さず、MEAは1か月間を通して安定したCO$$_{2}$$捕集能力があることが確認できた。各触媒の酸化効率を比較した結果、Pd/ZrO$$_{2}$$触媒のCH$$_{4}$$に対する酸化性能が最も優れており、加熱炉の温度を200$$^{circ}$$C以上下げることができ、モニタリングの安全性を向上できる。

報告書

福島第二原子力発電所2号機シュラウドサンプル(2F2-H3)に関する調査報告書(受託研究)

シュラウド・再循環系配管サンプル調査チーム; 中島 甫*; 柴田 勝之; 塚田 隆; 鈴木 雅秀; 木内 清; 加治 芳行; 菊地 正彦; 上野 文義; 中野 純一; et al.

JAERI-Tech 2004-015, 114 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-015.pdf:38.06MB

東京電力(株)福島第二原子力発電所2号機においては、原子力安全・保安院の指示によりシュラウド溶接部の目視点検を実施し、炉心シュラウド中間胴/中間部リング溶接線H3外面にひび割れを発見した。本調査は、東京電力(株)が日本核燃料開発(株)にて実施するき裂を含む材料サンプルの調査・評価に関して、原研が第三者機関として調査計画の策定段階から加わり、調査中には随時試験データの評価や試験現場への立会を実施し、最終的に得られた調査データを入手し原研独自の調査報告書を作成することにより、調査の透明性を確保することを目的として実施した。本調査の結果と溶接により発生する引張残留応力及び炉水中の比較的高い溶存酸素濃度を考慮すると、このき裂は応力腐食割れ(SCC)であると考えられる。応力腐食割れの発生原因については、さらに施工法の調査などを行い検討する必要がある。

論文

Characterization of 316L(N)-IG SS joint produced by hot isostatic pressing technique

中野 純一; 三輪 幸夫; 塚田 隆; 菊地 正彦; 北 智士; 根本 義之; 辻 宏和; 實川 資朗

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part2), p.1568 - 1572, 2002/12

 被引用回数:12 パーセンタイル:62.82(Materials Science, Multidisciplinary)

316LN-IGステンレス鋼が国際熱核融合実験炉(ITER)の第一壁/ブランケットの候補材料として考えられている。その製造においては熱間静水圧(HIP)法を用いることが計画されている。HIP接合された316LN-IGステンレス鋼の健全性及び応力腐食割れ(SCC)に対する感受性を評価するために、真空中での引張試験及び高温水中での低ひずみ速度引張試験(SSRT)を行った。HIP接合材は引張強度の低下及び溶存酸素を含む水中でのSCC感受性を示さなかった。熱鋭敏化したHIP接合材はクレビス条件下でわずかにSCC感受性を示した。これらのことから、接合部位での強度は母材合金と同等であると言える。

論文

Evaluation of in-pile and out-of-pile stress relaxation in 316L stainless steel under uniaxial loading

加治 芳行; 三輪 幸夫; 塚田 隆; 菊地 正彦; 北 智士; 米川 実; 中野 純一; 辻 宏和; 中島 甫

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part1), p.331 - 334, 2002/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:30.46(Materials Science, Multidisciplinary)

中性子照射と高温水環境の同時作用効果によって生じる照射誘起応力腐食割れ(IASCC)が、軽水炉のみならず水冷却核融合炉の炉内構造材料の主要な関心事の1つとして指摘されている。応力がIASCCのキーファクターの一つであることから、照射条件下で詳細に応力を評価する必要がある。316Lステンレス鋼の引張型試験片を用いた応力緩和試験を288$$^{circ}C$$でJMTRにおいて行ってきている。この論文は、316Lステンレス鋼の引張型試験片の炉内及び炉外応力緩和試験結果についてのべ、おもに曲げ試験片を用いて得られたFosterらの文献データとの比較を行った結果についても述べる。さらに実験結果と永川モデルによる解析結果との比較も行った。

論文

Development of analytical method and study about microstructure of oxide films on stainless steel

根本 義之; 三輪 幸夫; 菊地 正彦; 加治 芳行; 塚田 隆; 辻 宏和

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(9), p.996 - 1001, 2002/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:41.16(Nuclear Science & Technology)

本研究ではステンレス鋼表面酸化層の表面形状を原子間力顕微鏡(AFM)及び走査型電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて評価した。また酸化層の断面をFE-SEMで観察した。酸化層の微細構造観察のために集束イオンビーム装置(FIB)を用いて薄膜試料を作製し、透過型電子顕微鏡(FE-TEM)により観察を行い、エネルギー分散型X線分光装置(EDS)で化学組成の分析を行った。これらの実験によりステンレス鋼表面酸化皮膜の微細構造及び化学組成がナノスケールで評価された。さらにその結果から、酸化皮膜生成に及ぼす合金へのシリコン(Si)添加の影響及び、高温高圧水中の溶存酸素濃度の影響について評価した。

論文

An Electronic approach to the hydrogen overpotential for Zr alloys

澁谷 秀雄*; 東島 隆浩*; 江崎 尚和*; 森永 正彦*; 菊池 圭一

Electrochimica Acta, 43(21), p.3235 - 3239, 2002/00

遷移金属基合金の水素過電圧に及ぼす合金元素の影響について提案されている理論を、Zr合金についても系統的な実験と電子構造の計算より確証した。3d、4d、5d遷移金属を3mol%添加したZr二成分系合金の水素過電圧は、合金元素Mとともに大きく変化した。この変化は、Mが純金属のときの水素過電圧の変化とよく似ていた。これらの結果は、DV-X$$alpha$$クラスター法より求めたZr中の合金元素Mのイオン性を用いて説明できる。つまり、Hfを除く大部分の合金元素は負のイオン性であり、そのため、母金属であるZrから合金元素Mへ電子の移行が生じる。このようにして負に帯電した合金元素は水素発生反応サイト、つまり、プロトンに電子を与えるサイトとして作用する。このため、合金の水素過電圧は合金元素によって大きく変化すると考えられる。なお、本件は、大学への委託研究として実施したものの成果である。

報告書

ステンレス鋼における表面酸化皮膜の微細構造観察に関する検討

根本 義之; 三輪 幸夫; 塚田 隆; 菊地 正彦; 辻 宏和

JAERI-Tech 2001-079, 25 Pages, 2001/12

JAERI-Tech-2001-079.pdf:6.76MB

現在、軽水炉の高経年化との関連において重要な検討課題とされているオーステナイト・ステンレス鋼の照射誘起応力腐食割れ(IASCC: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)の基礎的な研究のため、表面酸化皮膜の解析技術の検討及び解析を行った。酸化皮膜の微細構造観察用の薄膜試料の作製を集束イオンビーム加工法(FIB: Focused Ion Beam)によって行い、加工の際の表面酸化皮膜の保護方法などについて検討した。断面観察用試料作製時の酸化皮膜の保護方法として、Ni(ニッケル)メッキとCu(銅)メッキの比較を行った。その結果、表面酸化皮膜が合金から剥離せず、破壊されない状態で観察可能な薄膜試料にまで仕上げる方法を得た。またその方法によって試料を作製し、SUS304及びSUS304Si(シリコン)添加材の表面に288$$^{circ}C$$,飽和溶存酸素濃度の高温高圧水中で生成させた酸化皮膜の断面の微細構造観察及び化学組成分析を行った。酸化皮膜は厚いところで約1$$mu$$mの厚さで、酸化スケールは直径約100nm程度の微細なFe(鉄)酸化物の析出物で構成されていた。また合金素地との境界には厚さ10nm程度のCr(クロム)酸化物の不動態皮膜が生成していた。

論文

Isolation and characterization of light actinide metallofullerenes

秋山 和彦; Zhao, Y.*; 末木 啓介*; 塚田 和明; 羽場 宏光; 永目 諭一郎; 兒玉 健*; 鈴木 信三*; 大槻 勤*; 坂口 正彦*; et al.

Journal of the American Chemical Society, 123(1), p.181 - 182, 2001/01

 被引用回数:61 パーセンタイル:84.52(Chemistry, Multidisciplinary)

タンデム加速器を利用し生成した$$beta$$崩壊する放射性アクチノイドトレーサー($$^{240}$$Am,$$^{239}$$Np,$$^{237}$$U)を用いてアクチノイド金属内包フラーレンを合成し単離することに初めて成功するとともに、以下のような性質を明らかにした。放射性アクチノイドを含むフラーレンをアーク放電法で生成し、CS$$_{2}$$溶媒中に抽出された生成物をトルエン溶媒に溶かし、2種類のHPLCカラムの溶出挙動を得た。その結果Am,Np及びVを内包したフラーレンのHPLC挙動は+3価で内包されると考えられる軽ランタノイド(La,Ce,Pr,Ndなど)と良く似た挙動を示すことがわかった。ウランについては大量合成にも成功し、最も多い溶出部を対象にTOF/MSによる化学種同定を行った。その結果、この成分がU@C$$_{82}$$であることを確認した。また紫外可視近赤外領域の光吸収スペクトルから、f軌道に3つの電子を持つNd@C$$_{82}$$との類似性を得ることができた。

論文

ジルコニウムのヤング率と硬さに及ぼす合金効果と合金設計のための特性指標図の作成

澁谷 秀雄*; 森永 正彦*; 東島 隆浩*; 松下 健一*; 菊池 圭一

日本原子力学会誌, 40(6), p.501 - 508, 1998/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:25.2(Nuclear Science & Technology)

ジルコニウムのヤング率とビッカース硬さに及ぼす合金元素の影響について、Zr-2.0mol%M二成分系合金を用いて系統的に調べた。その結果、合金のヤング率は3d遷移金属を除き、周期表の中の元素Mの位置に従って系統的に変化することがわかった。また、それはMが純金属のときのヤング率ともよく対応していた。ビッカース硬さも同様な周期的な変化をしたが、合金効果は試験温度とともに少し変化する傾向がみられた。さらに、本結果とオートクレーブ腐食試験の結果、並びに純金属の熱中性子吸収断面積を基にして、合金特性に及ぼす個々の影響を表す5種類の特性指標図を作製した。この指標図は、ジルコニウム合金の設計と開発を行う上で有用であると思われる。なお、本件は、大学への委託研究として実施したものの成果である。

論文

ジルコニウム合金の電子構造に及ぼす合金元素の影響

澁谷 秀雄*; 森永 正彦*; 菊池 圭一

日本原子力学会誌, 40(1), p.70 - 78, 1998/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:32.94(Nuclear Science & Technology)

合金開発に有用な情報を得ることを目的として、h.c.p.-Zr並びにb.c.c.-Zrの電子構造に及ぼす合金元素の影響を検討した。電子構造の計算は、分子軌道法の一つであるD$$gamma$$-X$$alpha$$クラスター法を用いて計算した。そして、合金効果を表すパラメータである結合次数、Boとd軌道エネルギーレベル、Mdを求めた。その結果、二成分系の状態図や化合物の結晶構造は、Bo-Mdマップ上で整理できることがわかった。さらに、ジルコニウム中の不純物金属元素の拡散の活性化エネルギーは結合次数とともに増加していく傾向があった。なお、本件は、大学への委託研究として実施したものの成果である。

論文

ジルコニウム合金のノジュラー腐食とその表面酸化皮膜のX線光電子分光分析

澁谷 秀雄*; 森永 正彦*; 菊池 圭一

日本金属学会誌, 62(6), p.534 - 541, 1998/00

近年、軽水炉では燃料の高燃焼度化と長寿命化が要請されている。このため、燃料被覆管では使用環境下での耐食性が、特にBWRではノジュラー腐食と呼ばれる局部腐食が問題となっている。ノジュラー腐食に関しては、これまでに数多くの研究が行われているが、詳細については、未だ不明である。しかし、最近、腐食試験後の表面酸化皮膜に関する研究が幾つか行われ、ジルコニウム合金の腐食を解明するうえで有益な情報が得られるとこがわかってきた。そこで本研究では、Zr-M二成分系合金を用いて773Kの腐食試験を行い、表面に形成した酸化皮膜をX線光電子分光法により分析した。その結果、均一腐食酸化皮膜では合金元素は比較的均一に存在していた。一方、ノジュラー腐食酸化皮膜では合金元素は最表面にのみ存在しており皮膜内部ではほとんど存在していなかった。このように、均一腐食部とノジュラー腐食部とでは酸化皮膜中の溶質元素の分布状態が異

口頭

放射線管理業務に適した液体シンチレータの検討

関田 勉; 小林 稔明; 平賀 隼人; 安田 孝行; 菊地 正光; 角田 昌彦

no journal, , 

排気・排水中のトリチウム濃度測定に使用していた液体シンチレータ(Aquasol-2)が急遽販売中止となったため、放射線管理業務に適した代替シンチレータの検討を行った。代替シンチレータとしてInsta-Gel Plus, Ultima Gold及びUltima Gold LLTの3種類を候補とし、実廃液を用いた性能比較試験を実施し、最適と考える液体シンチレータについて選定したことを報告する。

口頭

RI施設における$$^{14}$$Cモニタリングに関する検討

上野 有美; 高橋 照彦; 澤畠 勝紀; 菊地 正光; 角田 昌彦

no journal, , 

原子力科学研究所第4研究棟ではさまざまな化学形で排気中に存在する$$^{14}$$Cを触媒(酸化銅)によって$$^{14}$$CO$$_{2}$$の化学形に変化させ、モノエタノールアミン(MEA)によって捕集し、放射能を測定することによって$$^{14}$$Cのモニタリングを実施している。しかし、酸化銅を600$$^{circ}$$Cに加熱する必要があることやMEAが毒劇物に指定されていることから、管理が煩雑である。そこで、より安全で信頼性が高く、管理が容易な$$^{14}$$Cモニタリング手法を確立することを目的として、新たな触媒やCO$$_{2}$$捕集材を使用した捕集法について検討し、現在第4研究棟で実施している捕集法と比較することとした。本発表は、今後実施するCO$$_{2}$$捕集材や触媒の性能試験にかかわる実験計画について報告する。

口頭

液体シンチレーションカウンタ校正用標準線源の信頼性についての検討

川崎 隆行; 関田 勉; 菊地 正光; 角田 昌彦

no journal, , 

液体シンチレーションカウンタによるトリチウム等の放射能測定は、クエンチング補正曲線から求めた計数効率を用いて算出している。クエンチング補正曲線は、クエンチングの異なる10本1組の校正用標準線源(以下「標準線源」という。)を用いて作成している。計数効率を求めるには、標準線源に値付けされている放射能の確かさが重要である。トリチウム用の標準線源に添付されている成績書では、値付けされた放射能に1.3%から4.0%の不確かさが付記されている。そこで、標準線源の値が、成績書に付記されている値の不確かさの範囲内であるかを測定によって確認した。また、標準線源には有効期限があるが、高価であることや廃棄物の低減化の観点から、有効期限を過ぎても使い続けている現状がある。そこで、有効期限を過ぎて使い続けた場合における標準線源の劣化等による影響についても検討を行った。

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