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論文

Present status of PIEs in the department of hot laboratories

古平 恒夫; 助川 友英; 天野 英俊; 金井塚 文雄; 園部 清美

JAERI-Conf 99-009, p.20 - 31, 1999/09

ホット試験室には、ホットラボ施設(RHL)、燃料試験施設(RFEF)、廃棄物安全試験施設(WASTEF)の3つのホットセル施設があり、RHLでは、研究炉・試験炉で照射された燃料・材料の照射後試験、RFEFでは、おもにPWR,BWR,ATRの発電炉燃料集合体の照射後試験、WASTEFでは、高レベル廃棄物の処理処分にかかわる安全性試験を行っている。本セミナーでは、おもにこれら3施設における照射後試験の現状及び、技術開発に係わるトピックスとして軽水炉燃料・材料に対する物性・機械的特性の測定に関する概要について報告する。

論文

Current status of PIE techniques in RFEF

古平 恒夫; 山原 武; 助川 友英; 西野 泰治; 金澤 浩之; 天野 英俊; 仲田 祐仁

HPR-349, 11 Pages, 1998/00

東海研究所の燃料試験施設は、発電炉で使用した照射済燃料集合体の健全性に関する実証試験を行うことを目的として1979年に設立された。近年では、高燃焼度燃料の開発に関する照射後試験を実施しており、ペレット等の熱物性データを取得するため、融点測定装置及びペレット熱拡散率測定装置を整備するとともに比熱測定装置等の新規照射後試験技術開発を継続している。さらにPu添加燃料の研究開発に資するため、$$alpha$$$$gamma$$対応のEPMAを整備するなど軽水炉の高度化研究に対応すべく技術開発を行っており、今回の当該会議において現状を報告する。

報告書

研究炉用アルミ合金の機械強度特性

柴田 勝之; 菊池 博之; 金田 義朗; 古平 恒夫; 市川 博喜

JAERI-Research 97-015, 59 Pages, 1997/03

JAERI-Research-97-015.pdf:2.36MB

研究炉の構造材として多用されているアルミ合金について、研究炉の老朽化対策や高性能研究炉開発に必要な材料強度に関するデータベースの整備を行うため、A5052-OおよびA6061-T6の照射試験を進めている。本報告は、非照射材について母材および溶接継手のシャルピー衝撃試験、引張り試験および破壊靱性試験を完了したので結果をとりまとめたものである。A5052アルミ合金母材については有効な破壊靱性値は得られなかったが、A5052材の溶接継手およびA6061材の母材および溶接継手について有効な値が得られた。A6061母材の破壊靱性はA5052およびA6061の溶接継手材に比べて極めて低く、構造材として使用する場合、母材の脆性破壊防止に注意が必要なことが分かった。なお、照射材についてはJRR-3でのキャプセル照射とホットラボでの照射後試験を進めている。

論文

Post-irradiation weldability of type 316 stainless steel

渡辺 勝利; 浜田 省三; 古平 恒夫; 菱沼 章道

ASM Conference on Welding and Joining Science and Technology, p.615 - 619, 1997/03

中性子照射環境下で用いられたことにより劣化した炉材料の補修には溶接技術が必須であると考えられている。本研究では、高速炉「常陽」で照射を受けた316ステンレス鋼ラッパー管を用いて、溶接性に及ぼすヘリウムの効果を検討した。得られた結果は(1)照射した溶接継手は非照射の溶接継手に較べて著しい延性低下を生じた。(2)非照射の溶接継手では溶接金属部において延性破壊したのに対して、照射した溶接継手では熱影響部のボンド部近傍において粒界脆性破壊を生じた。(3)このような粒界脆性破壊は粒界におけるヘリウム気泡の形成と密接に関連しているものと考えられる。

論文

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

中村 仁一; 内田 正明; 上塚 寛; 古平 恒夫; 山原 武; 菊地 章

Proc. of Int. Topical Meeting on LWR Fuel Performance, 0, p.499 - 506, 1997/03

ハルデン炉で、燃焼度63MWd/kgUまで照射された、UO$$_{2}$$ペレットの熱拡散率の測定を室温から1794Kにかけてレーザーフラッシュ法を用いて行った。高燃焼度UO$$_{2}$$の熱拡散率は、未照射UO$$_{2}$$に比べて室温で半分以下に低下していたが、その差は温度の上昇とともに減少し、両者は、約1800Kでは、ほぼ一致した。また、測定最高温度を次第に上昇させながら測定を繰り返したところ、800K-1200Kにかけて熱拡散率が次第に上昇する傾向を示した。これは照射損傷の回復にともなうものと推定された。回復後の熱拡散率は、固溶FPを加えた模擬高燃焼度燃料SIMFUELの値よりやや小さい値を示した。熱拡散率の測定値は、試料毎にばらつきを示したが、この試料間の熱拡散率の差は、試料密度の差で大部分説明できることが明らかになった。

論文

Weldability of neutron-irradiated type 316 stainless steel

渡辺 勝利; 實川 資朗; 浜田 省三; 古平 恒夫; 菱沼 章道

Fusion Engineering and Design, 31, p.9 - 15, 1996/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:52.39

高速炉JOYOにおいて、668-683Kで最大損傷量22dpa、最大He量9appmまで照射された316オーステナイト鋼を用いて、TIG溶接法による照射後溶接性について検討を行った。得られた結果は、非照射材では溶接金属部破断に伴う延性破壊モードを示したのに対して、照射材では高温(773K)のみならず室温においても粒界脆性破壊モードを示し溶接熱影響部において破断した。照射材で見られたこのような挙動は溶接入熱による粒界He気泡形成と密接に関連しているものと考えられる。

論文

Modeling and analysis of thermal-hydraulic response of uranium-aluminum reactor fuel plates under transient heatup conditions

S.Navarro-Valenti*; S.H.Kim*; V.Georgevich*; R.P.Taleyarkhan*; 更田 豊志; 曽山 和彦; 石島 清見; 古平 恒夫

NUREG/CP-0142 (Vol. 4), 0, p.2957 - 2976, 1996/00

米国オークリッジ研究所で設計・開発が進められている新型研究炉Advanced Neutron Source Reactorでは、アルミニウム被覆ウラン・シリサイド板状燃料が使用されるが、現在NSRRではこの燃料を模擬したミニプレート型試験燃料のパルス照射実験を実施している。そこで、NSRR実験条件(強サブクール、自然対流冷却条件)下における同燃料の熱水力挙動について、3次元コードHEATING-7を使用した解析を実施し、解析結果とパルス照射時に測定された被覆材表面温度の過渡記録との比較を通じて、熱伝達モデルの検証を行った。強サブクール条件下における過渡核沸騰熱伝達については、これまでに得られているデータが極めて限られているが、定常核沸騰の場合の3.4~5.4倍の熱伝達率を仮定することによって、解析結果と実験結果の極めて良い一致が得られた。

論文

High resolution static imaging system using a cooled CCD camera

松林 政仁; 鶴野 晃; 古平 恒夫; 小林 久夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 377, p.107 - 110, 1996/00

 被引用回数:11 パーセンタイル:29.36

JRR-3M中性子ラジオグラフィ装置は、コリメータ比及び熱中性子束において優れた性能を有している。これらの性能を有効に引出すために高解像静的撮像システムが開発中である。このシステムでは、冷却型CCDカメラを撮像系として使用している。この冷却型CCDカメラは応答の線形性、ダイナミックレンジ及び画像歪みにおいて優れた性能を有しており、静止画像を高精度で撮像可能である。その一方、CCDチップの中性子、$$gamma$$線等の放射線に有感であることからチップの保護及びS/N向上の点からも十分な遮蔽は不可欠である。しかしながら光学的レイアウト等の点から十分な遮蔽は困難であり、放射線の影響が画像上にホワイトスポットとして残る。このためホワイトスポットの特徴及び量子ノイズによる揺らぎを考慮したフィルタを作成し、その有効性を実験により確認した。

報告書

出力暴走条件下におけるアルミニウム被覆ウランシリサイド板状燃料の溶融及び機械的エネルギの発生

更田 豊志; 石島 清見; 藤城 俊夫; 曽山 和彦; 市川 博喜; 古平 恒夫

JAERI-Research 95-077, 28 Pages, 1995/10

JAERI-Research-95-077.pdf:2.49MB

燃料全体に及ぶ溶融、更には微粒子化に伴って機械的エネルギの発生に至る苛酷な出力暴走条件下で、アルミニウム被覆ウラン・シリサイド板状燃料のパルス照射実験を実施した。即発発熱量1.68kJ/g・U$$_{3}$$Si$$_{2}$$で、発熱部に貫通口を生じ、下部に溶融物の塊を生ずるなど著しい変形が見られたが、この条件ではU$$_{3}$$Si$$_{2}$$燃料粒子は外周部にアルミニウム母材との反応相を形成するものの完全な溶融には至っておらず、即発発熱量が1.99kJ/g・U$$_{3}$$Si$$_{2}$$以上に達すると完全に溶融し、凝固後広い範囲に亘って樹状晶を形成する。燃料の微粒子化及び機械的エネルギ発生しきい値は約3.4kJ/g・U$$_{3}$$Si$$_{2}$$で、即発発熱量の上昇に伴って機械的エネルギ転換率は増大し、最大4.3%に達した。

論文

Application of multi-capillary fiber to neutron microguide tube

曽山 和彦; 皆川 宣明; 渥美 卓治*; 古平 恒夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 32(1), p.78 - 80, 1995/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:47.57(Nuclear Science & Technology)

多孔グラスファイバーを中性子マイクロ導管に応用するため中性子透過特性実験を行った。多孔グラスファイバーは、チャンネル内径15$$mu$$mの中空毛細管ガラス約1千本から成っている。特性実験は、JRR-3Mの熱中性子ビーム(2.0$AA)$を用いて行った。その結果、ファイバーの全反射臨界角は1.1mrad/$AA$、直線ファイバーの中性子透過率は0.97/cm、中性子反射率は、0.96であることがわかった。また、湾曲ファイバー(14cm長、曲率6.2m)の場合約10%が透過することがわかった。これらの結果より、多孔グラスファイバーが中性子マイクロ導管として有効であり、中性子レンズなど集束デバイスの開発に有用であることがわかった。

論文

日本原子力研究所JRR-3M中性子ラジオグラフィ装置の現状

古平 恒夫; 鶴野 晃; 松林 政仁

原子力工業, 41(2), p.29 - 36, 1995/00

現在、所内外の研究者により活発なR&Dが展開されているJRR-3M中性子ラジオグラフィ装置の現状を概説した。ここでは、その製作にあたっての設計基本方針、安全設計に言及し、つぎに、熱中性子ラジオグラフィ装置、冷中性子ラジオグラフィ装置等の概要が述べられている。さらに、世界第1級にランクされる同装置の特性紹介があり、様々な分野での利用状況そして今後の研究開発動向が展望されている。

論文

Transmission characteristics of a supermirror bender

曽山 和彦; 鈴木 正年; 古平 恒夫; 海老沢 徹*; 川端 祐司*; 田崎 誠司*

Physica B; Condensed Matter, 213-214, p.951 - 953, 1995/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.55

スーパーミラー中性子ベンダーの試作及びその中性子透過特性測定を行った。設計仕様は、特性波長5$AA$、曲率半径1660mm、全長48.4mm、ビーム有効サイズは巾12mm高さ55mmである。本装置の構造は、シリコン基板の両面に蒸着したNi/Tiスーパーミラー20組を0.3mm間隔でスリット状に配列したものである。本装置は従来のニッケル鏡の2倍の臨界角を有するスーパーミラーを応用することにより曲率半径の極小化を、また、シリコン基板を用いることにより中性子透過率の向上を可能とした。中性子透過特性測定をJRR-3Mのビーム実験装置を用いて行った。その結果、特性波長5.2$AA$、ビーム偏向角1.6°、中性子透過率76%(12.6$AA)$を得た。また、これらの結果は、モンテカルロ法による設計計算と良い一致を示した。

論文

Development of fluorescent converter for fine resolution neutron radiography

鶴野 晃; 松林 政仁; 古平 恒夫; 小林 久夫*

Proc. of 2nd Int. Topical Meeting on Neutron Radiography System Design and Characterization, 0, p.288 - 289, 1995/00

JRR-3M中性子ラジオグラフィ装置では、画像取得はフィルム法および電子撮像法を用いている。動画像を目的とした実験の増加や冷却CCDカメラによる鮮明な静止画像が得られること、さらに取得したデータの画像処理が容易であることなど、電子撮像法の利用が多くなりつつある。蛍光コンバータは電子撮像法における画像取込みの第一段階であり、以後の解像度を支配する。このためTVカメラの解像度向上が著しい現在、蛍光コンバータの高解像度化は急務である。今回、LiF-ZnS系蛍光コンバータの解像度を高める開発研究の一環として、これらの粒径を微細化するとともに塗布量の異なるコンバータを試作し、実験により解像度を評価したので報告する。なお、評価法はフィルム法および冷却CCDカメラ電子撮像法によりGdシャープエッジのレスポンス関数を用いた。

論文

第5回原子力先端研究国際シンポジウム微視的プローブとしての中性子利用; 中性子が拓く新世界

舩橋 達; 白井 英次; 森井 幸生; 古平 恒夫; 高橋 秀武

日本原子力学会誌, 35(9), p.809 - 811, 1993/09

1993年3月10~12日水戸で開催された標記シンポジウム(原研主催)の概要を日本原子力学会誌の「国際会議の窓」欄に報告するものである。シンポジウムの主題である「微視的プローブとしての中性子」の役割、基調講演、特別講演、パネル討論、6セッションにわたる一般招待講演、約130のポスター発表の各部について概要をまとめた報告である。

論文

Transient behavior of low enriched uranium silicide plate type fuel for research reactors during reactivity initiated accident conditions

柳澤 和章; 藤城 俊夫; 堀木 欧一郎; 曽山 和彦; 市川 博喜; 古平 恒夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(8), p.741 - 751, 1993/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:60.01(Nuclear Science & Technology)

研究炉用燃料の低濃縮化が推進されているが、安全性研究の観点から、燃料板の過渡ふるまい-特に燃料しきい値と破損モードに関する研究を、安全性試験研究炉(NSRR)を用いて実施した。未照射シリサイド小型燃料板に対して、低発熱量(低温)から徐々に発熱量を増加して行く方式で、燃料板の破損発熱量を同定し、それが82~94cal/s・fuelの間にある事を見い出した。この発熱量領域に於ける燃料板表面最高温度は400$$^{circ}$$C以下である。燃料板の破損は、板の長手方向にほぼ直角に微細割れが伝播するモードで生じている。粒界割れであり、燃料板表面から芯材に向って割れは走っている。この割れ発生の駆動力は、核沸騰離脱(DNB)を生じて高温化した燃料板が急冷される際に生じる温度差によるものであり、いわゆる「焼き割れ」の形態で燃料板は破損すると思われる。熱応力計算結果もこの推定が妥当である事を示唆している。

論文

Neutrons as Microscopic Probes; (JAERI) 5th International Symposium on Advanced Nuclear Energy Research, March 10$$sim$$12, 1993, Mito, Japan

舩橋 達; 白井 英次; 森井 幸生; 古平 恒夫; 高橋 秀武

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(8), p.837 - 842, 1993/08

1993年3月10$$sim$$12日水戸で開催された標記シンポジウム(原研主催)の概要を、日本原子力学会欧文誌のConference Report欄に報告するものである。シンポジウムの主題である微視的プローブとしての中性子の役割、基調講演、特別招待講演、パネル討論、6セッションにわたる一般招待講演、約130のポスター発表の各部について概要をまとめた報告である。

論文

Transient behavior of silicide plate-type fuel during reactivity initiated accident conditions

柳澤 和章; 藤城 俊夫; 曽山 和彦; 市川 博喜; 古平 恒夫

Proc. of the 16th RERTR Meeting, 16 Pages, 1993/00

低濃縮小型シリサイド板状燃料(19w/o$$^{235}$$U,4.8gU/c.c.)は研究炉用燃料として用いられる実機燃料板を小型化したものであるが、これを用いて過渡実験を実施したのでその結果につき報告する。研究の主たる目的は、1)燃料破損しきい値と破損メカニズムの究明,2)140$$^{circ}$$Cから970$$^{circ}$$Cに渡る温度領域に於いての燃料板の寸法安定性の検証、等である。小型燃料板は、原研の安全性試験研究炉(NSRR)にてパルス照射を行った。

論文

Experimental studies using JRR-3M neutron radiography facility in JAERI

松林 政仁; 鶴野 晃; 市川 博喜; 古平 恒夫; 白井 英次

Proceedings of 4th Asian Symposium on Research Reactors (ASRR-4), p.192 - 197, 1993/00

JRR-3M中性子ラジオグラフィ装置は1991年に完成し、その後原研内外の研究者との間で同装置を利用した協力研究が活発に行われてきている。その協力研究は、従来から中性子ラジオグラフィを利用してきた工学分野にととまらず、農学や生物医学の分野にまで及んでいるのが特徴である。農学においては、植物の根の成長及び土壌中の水の動態について研究がなされており、生物医学においては、マウス及びラットを用いてX線ラジオグラフィと相補な動物の内部情報を得ようとする研究がなされている。また工学分野においては、本装置の中性子テレビシステムを用いた流れの可視化が活発に行われている。特に気液二相流、沸騰流、液体金属の流れ等、他の実験手法に替え難い領域の流れの可視化においてその威力を発揮している。本報では、JRR-3中性子ラジオグラフィ装置を利用して行われた研究の成果を紹介する。

論文

Dimensional stability of low enriched uranium silicide plate-type fuel for research reactors at transient conditions

柳澤 和章; 藤城 俊夫; 堀木 欧一郎; 曽山 和彦; 市川 博喜; 古平 恒夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 29(3), p.233 - 243, 1992/03

本報は、試験研究炉用低濃縮ウラニウムシリサイド小型板状燃料を用いた過渡実験研究の結果について、報告するものである。パルス照射は安全性研究炉(NSRR)を用いて行った。得られた結果は、以下の通りである。(1)燃料板温度が400$$^{circ}$$C以下では、供試燃料板は非常に良い寸法安定性を示し、燃料破損はなかった。(2)540$$^{circ}$$C以上では、Al-3%Mg合金被覆材に割れが生じた。被覆材の溶融温度640$$^{circ}$$Cを越えると、曲がりの増加、溶融アルミの流動によって露出した芯材部分の割れにより、燃料板は健全性を喪失した。この様な状況になっても、燃料板の破砕や機械的エネルギの発生は、燃料温度971$$^{circ}$$Cまで全く見られなかった。(3)971$$^{circ}$$C付近の高温領域では、燃料芯材と溶融芯材アルミスは溶融アルミ被覆材との反応が生じた。

論文

Evaluation of irradiation embrittlement of 21/4Cr-1Mo steel in terms of elastic-plastic fracture toughness

西山 裕孝; 深谷 清; 鈴木 雅秀; 古平 恒夫; 奥 達雄*

Effects of Radiation on Materials; 15th International Symposium (ASTM STP 1125), p.1287 - 1303, 1992/00

HTTR圧力容器用材料として使用が予定されている21/4Cr-1Mo鋼について、中性子照射脆化及び中性子照射脆化と熱時効脆化の相互作用を弾塑性破壊力学パラメータを用いて評価した。21/4Cr-1Mo鋼の圧延材の母材、溶接部及び緞造材の母材を、照射温度400$$^{circ}$$C~300$$^{circ}$$C照射量1~3$$times$$10$$^{23}$$m/m$$^{2}$$(E$$>$$1MeV)となるように中性子照射した。破壊靱性試験はASTM-E-813に従って、R曲線法(複数試験片法)を採用するとともに、単一試験片法として電位差法を併用してき裂発生時の破壊靱性値(J$$_{IC}$$)、延性き裂伝播抵抗(ティアリングモジュラス)を評価し次の知見を得た。(1)中性子照射による圧延材の母材、溶接部のJ-Rカーブの変化は、照射前の靱性レベルの違いにもかかわらず、ほぼ同じレベルに低下する。(2)400$$^{circ}$$C照射材の破壊靱性の低下は、照射により加速された熱時効脆化によるものと推測された。

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