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論文

Revising the 4${it f}$ symmetry in CeCu$$_{2}$$Ge$$_{2}$$; Soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy

荒谷 秀和*; 中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 川田 萌樹*; 金井 惟奈*; 山神 光平*; 藤岡 修平*; 濱本 諭*; 久我 健太郎*; 木須 孝幸*; et al.

Physical Review B, 98(12), p.121113_1 - 121113_6, 2018/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:59.26(Materials Science, Multidisciplinary)

We present a detailed study on the $$4f$$ ground state symmetry of the pressure-induced superconductor CeCu$$_2$$Ge$$_2$$ probed by soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy. The revised Ce $$4f$$ ground states are determined as $$|{Gamma_7}rangle=sqrt{0.45}|{J_{z}=pm frac{5}{2}}rangle - sqrt{0.55}|{mp frac{3}{2}}rangle$$ with $$Sigmamathchar`-{rm type}$$ in-plane rotational symmetry. This gives an in-plane magnetic moment consistent with the antiferromagnetic moment as reported in neutron measurements. Since the in-plane symmetry is the same as that for the superconductor CeCu$$_2$$Si$$_2$$, we propose that the charge distribution along the $$c$$-axis plays an essential role in driving the system into a superconducting phase.

論文

Development of crack evaluation models for probabilistic fracture mechanics analyses of Japanese reactor pressure vessels

Lu, K.; 眞崎 浩一; 勝山 仁哉; Li, Y.

Proceedings of 2018 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2018), 8 Pages, 2018/07

In Japan, a probabilistic fracture mechanics (PFM) analysis code PASCAL has been developed by Japan Atomic Energy Agency for structural integrity assessment of reactor pressure vessels (RPVs). The most recent release is PASCAL Version 4 (hereafter, PSACAL4) which can be used to evaluate the failure frequency of RPVs considering neutron irradiation embrittlement and pressurized thermal shock events. For the integrity assessment of RPVs, development of crack evaluation models is important. In this study, finite element analyses are performed firstly to verify the stress intensity factor calculations of cracks in PASCAL4. In addition, the applicability of the crack evaluation models in PASCAL4 such as the location of embedded cracks, crack shape and depth of surface cracks, and the increment of crack propagation is investigated. Based on sensitivity analyses of crack evaluation models for Japanese RPVs using PASCAL4, the effects of these evaluation models on failure frequency are clarified. From the analysis results, crack evaluation models recommended to the failure frequency evaluation for a Japanese model RPV are discussed.

論文

Development of probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL Version 4 for reactor pressure vessels

Lu, K.; 眞崎 浩一; 勝山 仁哉; Li, Y.; 宇野 隼平*

Proceedings of 2018 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2018), 10 Pages, 2018/07

In Japan, Japan Atomic Energy Agency has developed a PFM analysis code PASCAL (PFM Analysis of Structural Components in Aging LWRs) for structural integrity assessment of Japanese reactor pressure vessels (RPVs) considering neutron irradiation embrittlement and pressurized thermal shock transients. By reflecting the latest knowledge and findings, the PASCAL code has been continuously improved. In this paper, the development of PASCAL Version 4 (hereafter, PASCAL4) is described. Several analysis functions incorporated into PASCAL4 for evaluating the failure frequency of RPVs are introduced, for example, the evaluation function of confidence level of failure frequency considering epistemic and aleatory uncertainties in probabilistic variables, the recent stress intensity factor (KI) solutions and KI calculation methods considering complicated stress distributions, and the recent Japanese irradiation embrittlement prediction method. Finally, using PASCAL4, a PFM analysis example for a Japanese model RPV is presented.

論文

Verification of probabilistic fracture mechanics analysis code through benchmark analyses

Li, Y.; 宇野 隼平*; 眞崎 浩一; 勝山 仁哉; Dickson, T.*; Kirk, M.*

Proceedings of 2018 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2018), 11 Pages, 2018/07

A probabilistic fracture mechanics (PFM) analysis code PASCAL has been developed in Japan Atomic Energy Agency to evaluate failure probabilities and failure frequencies of Japanese reactor pressure vessels (RPVs) considering pressurized thermal shock (PTS) events and neutron irradiation embrittlement, based on Japanese methods and data. To verify PASCAL, we have been carrying out benchmark analyses with a PFM code FAVOR which has been developed in the United States and utilized in nuclear regulation. Through two year activities, the applicability of PASCAL in failure probability and failure frequency evaluation of Japanese RPVs was confirmed with great confidence. The analysis conditions and results are provided in this paper.

報告書

原子炉圧力容器用確率論的破壊力学解析コードPASCAL4の使用手引き及び解析手法(受託研究)

勝山 仁哉; 眞崎 浩一; 宮本 裕平*; Li, Y.

JAEA-Data/Code 2017-015, 229 Pages, 2018/03

JAEA-Data-Code-2017-015.pdf:5.8MB
JAEA-Data-Code-2017-015(errata).pdf:0.15MB

軽水炉構造機器の高経年化評価に関する研究の一環として、確率論的破壊力学解析コードPASCALの開発を進めている。本コードは、原子炉圧力容器に加圧熱衝撃事象等の過渡が発生した場合における容器の破損確率や破損頻度を解析するコードである。破壊力学に関する最新知見や国内RPVに適した評価手法・評価モデルを踏まえ、新規解析機能の導入やコード検証等を通じて解析精度と信頼性向上を図った。具体的には、応力拡大係数解や破壊靭性モデル等の解析機能の高度化を図るとともに、健全性評価に係る影響因子の認識論的不確実さと偶然的不確実さを考慮した信頼度評価機能の整備等を実施した。また、確率論的計算手法を改良し、解析コードの計算速度を著しく向上させた。さらに、PASCAL-RVにより算出される亀裂を対象とした破損確率からRPV炉心領域部を対象とした破損頻度を算出する機能を有するモジュールPASCAL-Managerを整備した。本報告書は、PASCAL-Managerを含むPASCAL4の使用方法、解析理論をまとめたものである。

論文

Verification methodology and results of probabilistic fracture mechanics code PASCAL

眞崎 浩一; 宮本 裕平*; 小坂部 和也*; 宇野 隼平*; 勝山 仁哉; Li, Y.

Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 7 Pages, 2017/07

国内の原子炉圧力容器を対象とした加圧熱衝撃事象時の破損頻度評価を行うため、確率論的破壊力学(PFM)解析コードPASCALが整備されている。一般的に、PFM解析コードは試験との比較等を通じた機能確認を行うことができないことから、その信頼性確認は困難である。本論文では、PFM解析コードの信頼性確認に係る方法を示すとともに、解析コードに含まれた確率変数、アルゴリズムや解析機能に関する検証を実施し、解析コードの有効性を明らかにした。

論文

Verification of probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL

Li, Y.; 勝又 源七郎*; 眞崎 浩一*; 林 翔太郎*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 鈴木 雅秀*; 関東 康祐*

Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 10 Pages, 2017/07

原子力機構では確率論的破壊力学解析コードPASCALを開発している。本研究では、産業界、大学及び研究所で構成するワーキンググループを設置し、解析コードの確率変数、解析機能及び解析フローに関する検証を実施した。一年の活動を通じて、PASCALの信頼性が確認された。

報告書

PASCAL信頼性向上ワーキンググループ活動報告; 平成27年度

Li, Y.; 林 翔太郎*; 板橋 遊*; 永井 政貴*; 関東 康祐*; 鈴木 雅秀*; 眞崎 浩一*

JAEA-Review 2017-005, 80 Pages, 2017/03

JAEA-Review-2017-005.pdf:16.85MB

日本原子力研究開発機構では、原子炉圧力容器(RPV)の構造健全性評価手法の高度化を目的に、中性子照射脆化を考慮して、加圧熱衝撃等の過渡事象が発生した場合のRPVの破損確率や破損頻度を評価する確率論的破壊力学解析コードPASCALを開発し、最新知見に基づきその機能の高度化を進めてきた。RPVの構造健全性評価において確率論的手法の活用が期待される中で、RPVの健全性評価に係る取組みを促進するためには、PASCALの確率変数、評価機能、評価モデル等を含めた機能検証を行い、その検証過程を整理するとともに、検証結果を取りまとめておくことが必要不可欠である。こうした背景を踏まえ、開発機関以外の当該分野に関する専門家の下で、PASCALの確率論的破壊力学ソルバーであるPASCAL3をソースコードレベルで機能検証することにより、本コードの信頼性を向上させることを目的として、PASCAL信頼性向上WGを設立した。一年の活動を通じて、PASCAL3が十分な信頼性を有することが確認された。本報は、PASCAL信頼性向上WGの平成27年度における活動内容及び活動結果についてまとめたものである。

論文

Three-dimensional electronic structures and the metal-insulator transition in Ruddlesden-Popper iridates

山崎 篤志*; 藤原 秀紀*; 橘 祥一*; 岩崎 大昌*; 東野 勇志*; 吉見 千秋*; 中川 広野*; 中谷 泰博*; 山神 光平*; 荒谷 秀和*; et al.

Physical Review B, 94(11), p.115103_1 - 115103_10, 2016/11

AA2016-0587.pdf:2.55MB

 被引用回数:11 パーセンタイル:24.6(Materials Science, Multidisciplinary)

軟X線角度分解光電子分光を用いて、Ruddlesden-Popper型イリジウム酸化物Sr$$_{n+1}$$Ir$$_{n}$$O$$_{3n+1}$$の3次元バンド構造を調べた。その結果、IrO$$_{2}$$面構造の次元性の増加と共に発現する金属-絶縁体転移に関する直接的な証拠を得た。この転移は、スピンー軌道結合により生じた$$j_{eff}$$ = 1/2バンドがフェルミエネルギーを横切ることにより生じる。入射光エネルギーを350eV以上走査することにより、SrIrO$$_{3}$$の3次元フェルミ面形状及び、Sr$$_{3}$$Ir$$_{2}$$O$$_{7}$$$$k_{z}$$依存した光電子強度の振動を明らかにした。本手法は、電子状態の全体像の理解において非常に有効である。

論文

Benchmark analyses of probabilistic fracture mechanics for cast stainless steel pipe

北条 公伸*; 林 翔太郎*; 西 亘*; 釜谷 昌幸*; 勝山 仁哉; 眞崎 浩一*; 永井 政貴*; 岡本 年樹*; 高田 泰和*; 吉村 忍*

Mechanical Engineering Journal (Internet), 3(4), p.16-00083_1 - 16-00083_16, 2016/08

鋳造ステンレス鋼に対する非破壊検査が計画されているが、鋳造ステンレス鋼のような二相ステンレス鋼では、超音波の低い透過性などの理由から、許容欠陥寸法が定められていない。鋳造ステンレス鋼の許容欠陥寸法を合理的に決定するためには、確率論的破壊力学(PFM)は有用である。本研究では、鋳造ステンレス鋼配管を対象に、PFM解析コードの適用性や信頼性に係るベンチマーク問題を提案した。破損モードとしては、疲労亀裂進展、塑性崩壊、及び延性亀裂進展を考慮し、それらの相互作用を考慮した条件でPFM解析を行った。6機関が参加して実施されたベンチマーク解析による破損確率の比較を行った。その結果、各機関で様々なPFM解析コードで得られた破損確率はよく一致し、鋳造ステンレス鋼配管に対するPFMの適用性が確認された。

論文

Study on application of PFM analysis method to Japanese code for RPV integrity assessment under PTS events

小坂部 和也*; 眞崎 浩一*; 勝山 仁哉; 勝又 源七郎; 鬼沢 邦雄; 吉村 忍*

Proceedings of 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2015) (Internet), 8 Pages, 2015/07

圧力バウンダリ機器の定量的な構造健全性評価において、パラメータの不確実性を合理的に取り扱う確率論的破壊力学(PFM)解析手法は、有効な手段である。この観点から米国では、原子炉圧力容器(RPV)の加圧熱衝撃(PTS)事象に対する破壊靭性の規制基準として、確率論的手法に基づくき裂貫通頻度(TWCF)評価が取り入れられている。また、原子力機構ではPFM解析を国内RPVの健全性評価に適用することを目的に、PFM解析コードPASCAL3を用いたTWCF算出のための入力データ、および解析手法の整備を進めている。本論文では、これらの入力データ、解析手法、PASCAL3の信頼性確認、およびPASCAL3を用いたPFMの標準解析要領を説明するとともに、PASCAL3を用いたモデルRPVのTWCF評価事例について示す。

論文

Estimation of through-wall cracking frequency of RPV under PTS events using PFM analysis method for identifying conservatism included in current Japanese code

小坂部 和也*; 眞崎 浩一*; 勝山 仁哉; 勝又 源七郎; 鬼沢 邦雄

Proceedings of 2014 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2014) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07

原子炉圧力容器(RPV)の構造健全性評価に係る現行国内規格では、加圧熱衝撃時のRPVの健全性は、決定論的に応力拡大係数と破壊靭性値の比較により判定される。近年、様々な因子の不確かさを考慮できる合理的なRPVの構造健全性評価手法として、確率論的破壊力学(PFM)解析が注目されている。米国では、スクリーニング基準の評価のためき裂貫通頻度(TWCF)を推定するなど、PFM解析は実用化されている。本研究では、現行国内規格の保守性について検討するため、仮想的なRPVを用いて、TWCFを算出するためのPFM解析を行った。その結果、JEAC4206-2007は、現実的な条件による評価に比べて保守性を有していることが分かった。また、PTS過渡の違いが、き裂発生頻度やTWCFに及ぼす影響についても議論する。

論文

Probabilistic structural integrity analysis of reactor pressure vessels during pressurized thermal shock events

眞崎 浩一; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄

Journal of Pressure Vessel Technology, 136(1), p.011208_1 - 011208_7, 2014/02

 パーセンタイル:100(Engineering, Mechanical)

原子炉圧力容器の加圧熱衝撃(PTS)時における構造健全性評価に関して、確率論的破壊力学(PFM)解析手法の適用性を確認するため、原子力機構ではPFM解析コードPASCAL3の開発を進めている。このPASCAL3を用いて、圧力容器の板厚,初期関連温度,溶接残留応力等のパラメータに対する感度解析を実施し、PTS時の条件付破壊確率に及ぼす影響を明確化した。また、国内の高経年原子炉圧力容器に対する標準的な解析条件を設定し、現行の評価方法に基づく決定論的な健全性解析に加えてPASCAL3による確率論的解析を実施し、両者の評価結果を比較した。この解析結果から、決定論的に求めた温度裕度と条件付き裂進展確率との間に良い相関があることを確認した。

論文

JT-60SA組立及び位置計測

鈴木 貞明; 柳生 純一; 正木 圭; 西山 友和; 中村 誠俊; 佐伯 寿; 星 亮; 澤井 弘明; 長谷川 浩一; 新井 貴; et al.

NIFS-MEMO-67, p.266 - 271, 2014/02

日本原子力研究開発機構は、核融合エネルギーの早期実現に向けた幅広いアプローチ(BA)活動の一環として、日欧共同で実施されるサテライト・トカマク計画において超伝導トカマク装置(JT-60SA)の建設を行う。JT-60SAは、限られた空間に多くの主要機器を高精度で組み立てるため、3次元CADを用いた模擬計測を行うことにより、組立に必要となる機器の代表点を確認し、組立の成立性を検証するとともに3次元計測器(レーザートラッカー)を用いた位置計測方法を検討した。本講演では、JT-60SA組立の中で最も重要となるTFコイルの位置計測方法を含めた組立方法について述べる。

論文

Effect of partial welding on the residual stress and structural integrity of piping welds

勝山 仁哉; 眞崎 浩一; 鬼沢 邦雄

Journal of Pressure Vessel Technology, 135(6), p.061403_1 - 061403_8, 2013/12

 パーセンタイル:100(Engineering, Mechanical)

溶接後に検査等で溶接欠陥が見つかった場合、その欠陥を削除した後、部分的に補修溶接が必要となる。この部分補修溶接は、残留応力に局所的に高い引張応力を発生させたり、残留応力分布を複雑にする可能性を有する。本研究では、まず熱弾塑性解析により、突合せ溶接後に補修溶接を施した際の残留応力を求め、実験との比較により解析手法の妥当性を確かめた。また、補修溶接条件を変えた残留応力解析結果に基づき、確率論的破壊力学コードPASCAL-SPを用いて、応力腐食割れに伴う配管溶接部の構造健全性について評価を行った。その結果、補修溶接部では欠陥除去深さが深いほど引張の残留応力が増加するとともに、補修溶接部に隣接した部分で圧縮の残留応力が生じることがわかった。また、圧縮の残留応力の影響により、配管溶接部の破断確率が低減する可能性のあることを示した。

論文

Assembly study for JT-60SA tokamak

柴沼 清; 新井 貴; 長谷川 浩一; 星 亮; 神谷 宏治; 川島 寿人; 久保 博孝; 正木 圭; 佐伯 寿; 櫻井 真治; et al.

Fusion Engineering and Design, 88(6-8), p.705 - 710, 2013/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:29.95(Nuclear Science & Technology)

The JT-60SA project is conducted under the BA satellite tokamak programme by EU and Japan, and the Japanese national programme. The project mission is to contribute to early realization of fusion energy by supporting ITER and by complementing ITER with resolving key physics and engineering issues for DEMO reactors. In this paper, the assembly of major tokamak components such as VV and TFC is mainly described. An assembly frame (with the dedicated cranes), which is located around the tokamak, is adopted to carry out the assembly of major tokamak components in the torus hall independently of the facility cranes for preparations such as pre-assembly in the assembly hall. The assembly frame also provides assembly tools and jigs to support temporarily the components as well as to adjust the components in final positions.

論文

現行の原子炉圧力容器の健全性評価手法に対するPASCAL3を用いた破壊力学評価

西川 弘之*; 眞崎 浩一*; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄

日本原子力学会和文論文誌, 12(3), p.211 - 221, 2013/09

日本原子力研究開発機構では、加圧熱衝撃(PTS)時の原子炉圧力容器(RPVs)の構造健全性評価の実施及びその評価に関する規程や標準の検証に資するために確率論的破壊力学解析コードPASCAL3を開発した。PASCAL3の前バージョンであるPASCAL2は、内部欠陥の評価、PTSの過渡事象データベース、非破壊検査モデルを含む多くの機能を備えているが、PASCAL3では、原子炉圧力容器の内面に施したクラッドを考慮できるように改良を加えた。今回、PASCAL3の解析における標準条件を決定するために、PASCAL3を用いて、表面き裂の発生と進展に関するモデルの影響について評価を行った。また、現状のRPVの構造健全性評価方法に従って、決定論的な評価と確率論的な評価を実施した。その結果、WPS効果を考慮することで、考慮しない場合に比べて条件付き裂貫通確率が10分の1程度まで減少することが示された。

論文

Study on the structural integrity of RPV using PFM analysis concerning inhomogeneity of the heat-affected zone

眞崎 浩一; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 5(2), p.85 - 92, 2013/08

原子炉圧力容器鋼の熱影響部に対する監視試験片の必要性判断に資するため、HAZの非均質な特性に関する研究を行った。溶接材に近い位置のHAZは、マルテンサイトと下部ベイナイトの混合組織により、母材に比べて高い破壊靭性を示した。一方で母材に近い位置のHAZは、上部ベイナイトの母材と同じ相に起因して、母材に比べ同等もしくはわずかに低い破壊靭性を示した。原子力機構ではHAZの非均質性を考慮した加圧熱衝撃時の非延性き裂進展解析手法を整備し、確率論的破壊力学コードPASCAL3に導入した。想定欠陥の分布と化学組成を変えた事例解析をPASCAL3を用いて実施した。高照射量を仮定し、欠陥が溶接材近くの熱影響部に存在すると想定した場合、加圧熱衝撃時のRPVの破壊確率が母材よりも小さくなり、母材に近い位置に存在する場合には、母材とほぼ同等となることが示された。

論文

Ti-6Al-4V合金の回転曲げ疲労特性に及ぼすレーザピーニング処理の影響

政木 清孝*; 亀島 洋平*; 久森 紀之*; 佐野 雄二*; 秋田 貢一; 菖蒲 敬久

材料, 62(5), p.297 - 304, 2013/05

$$alpha$$+$$beta$$型チタン合金(Ti-6Al-4V)の回転曲げ疲労特性に及ぼすレーザピーニング処理の影響を調査するため、回転曲げ疲労試験を実施した。ピーニング効果を調査したところ、表面近傍の硬さ向上と表面近傍の高い圧縮残留応力が認められた。しかし、疲労特性は改善できなかった。この理由として、表面粗さによる切欠き効果の影響が考えられたため、研磨により表面粗さを低減した試験片で疲労試験を行った。しかし、依然として疲労特性は改善されなかった。この理由は、$$beta$$$$rightarrow$$$$alpha$$'の加工誘起変態と、HCP構造に起因する引張特性と圧縮特性の大きな相違の影響と考えられ、さらなる調査が必要である。

論文

高経年化技術評価の高度化; 原子炉圧力容器の健全性評価

鬼沢 邦雄; 眞崎 浩一; 小坂部 和也*; 西川 弘之*; 勝山 仁哉; 西山 裕孝

日本保全学会第9回学術講演会要旨集, p.374 - 379, 2012/07

高経年化技術評価にかかわる安全規制の対象として、原子炉圧力容器の健全性は非常に重要である。この健全性評価に関する規制基準の高度化のため、原子炉圧力容器に対する現行の健全性評価法に関して、現行の炉心領域部に対する照射脆化を対象とした健全性評価法の技術的根拠の再確認、及び確率論的解析技術の導入に向けた検討、並びに炉心領域部以外の健全性評価法に関する技術的課題の整理を目的とした調査研究を、原子力安全・保安院のプロジェクトとして進めている。本発表では、これまでの調査研究から得られた日米の評価法の相違等の分析結果と今後の計画を述べる。

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