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論文

Development of instrumentation systems for severe accidents, 5; Basic properties of hydrogen sensor with solid electrolyte for safety measures of LWRs

大塚 紀彰; 松井 義典; 土谷 邦彦; 松井 哲也*; 有田 節男*; 和田 將平*

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 7 Pages, 2015/05

東京電力福島第一原子力発電所で発生した事故を教訓に、過酷事故においても水位、水素濃度等を計測可能な機器の開発が求められている。特に、高温過酷環境においても使用可能な水素センサの開発は、水素爆発の防止の観点から必要不可欠である。本研究では、過酷環境下用計測機器の一環として、固体電解質を用いた水素濃度センサを開発し、過酷環境下における適用性の評価を目的とした特性試験を実施した。雰囲気温度400$$^{circ}$$Cにおける試験の結果、水素センサは水素濃度に応じた電圧を得られることを確認した。また雰囲気圧力0$$sim$$1MPaの環境においても、水素濃度及び圧力変化に応じた電圧を得たことから、過酷環境下用計測機器としての見通しを得た。

論文

Magnetic patterning of FeRh thin films by energetic light ion microbeam irradiation

小出 哲也*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 齋藤 勇一; 神谷 富裕; 大河内 拓雄*; 小嗣 真人*; 木下 豊彦*; 中村 哲也*; 岩瀬 彰宏*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 53(5S1), p.05FC06_1 - 05FC06_4, 2014/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:43.85(Physics, Applied)

MeVエネルギー領域の荷電粒子ビーム照射による金属表面の改質に関する研究を行っている。これまでに、イオンビーム照射によりFeRh合金の磁性を反強磁性状態から強磁性状態に構造変化なく変化できることを見いだした。今回、TIARAの軽イオンマイクロビームを用いたFeRh合金薄膜上へのミクロンサイズの磁性パターン作製を試みた。まず、エネルギー2MeVのプロトンマイクロビームにより膜厚30nmのFeRh合金薄膜に様々なパターンの描画を行い、その後、SPring8における放射光を用いた光電子顕微鏡観察によって磁気ドメイン構造の観察を行った。その結果、ドットや直線,文字などのマイクロメートルサイズの強磁性パターンを試料表面に描画することに成功した。また、照射量により磁化の大きさを制御することに成功し、イオンマイクロビームが、局所的な磁性状態制御に有用な手段であることを示した。

論文

Study on ferromagnetic ordering of FeRh thin films induced by energetic heavy ion irradiation by means of X-ray magnetic circular dichroism

愛甲 一馬*; 唐木 淳志*; 奥田 修一*; 齋藤 勇一; 神谷 富裕; 中村 哲也*; 木下 豊彦*; 岩瀬 彰宏*; 松井 利之*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 314, p.99 - 102, 2013/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:29.69(Instruments & Instrumentation)

The ion irradiation induced magnetic state of the FeRh thin films with 10 MeV Iodine ion beam has been investigated by the measurements of a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer and soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). It was clearly shown in the magnetization loops by SQUID measurements that the ion irradiation induced ferromagnetic state in the FeRh thin films even below room temperature. This was also confirmed by the XMCD measurements. However ion irradiation fluence dependence on magnetic state at the sample surface measured by XMCD was totally different from that by use of SQUID. Moreover, it was revealed by XMCD sum rule analysis that the ion irradiation induced ferromagnetism of FeRh thin films was mainly dominated by the spin moment.

論文

MFM and PEEM observation of micrometre-sized magnetic dot arrays fabricated by ion-microbeam irradiation in FeRh thin films

愛甲 一馬*; 唐木 淳志*; 松井 利之*; 岩瀬 彰宏*; 佐藤 隆博; 高野 勝昌*; 江夏 昌志; 齋藤 勇一; 神谷 富裕; 大河内 拓雄*; et al.

Journal of Synchrotron Radiation, 19(2), p.223 - 226, 2012/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:35.76(Instruments & Instrumentation)

FeRh thin films were irradiated with 10 MeV iodine ion microbeam to produce the lateral magnetic modification in micron-meter scale. Two-dimensional magnetic dot arrays with the dimension of approximately 2$$times$$4 $$mu$$m$$^2$$ as well as 10$$times$$10 $$mu$$m$$^2$$ were successfully produced on the FeRh surface, which was observed by magnetic force microscopy. The results of the photoelectron emission microscopy combined with X-ray magnetic circular dichroism reveal that the easy axis of the magnetization of the ion beam irradiated ferromagnetism in the FeRh thin films lies in the film planes along the $$<$$001$$>$$ direction of the MgO substrates.

報告書

IASCC試験用キャプセルの組立てのための溶接技術の開発

柴田 晃; 川又 一夫; 田口 剛俊; 加治 芳行; 清水 道雄*; 金澤 賢治; 松井 義典; 岩松 重美; 相沢 静男; 田山 義伸; et al.

JAEA-Technology 2008-029, 40 Pages, 2008/03

JAEA-Technology-2008-029.pdf:25.78MB

照射誘起応力腐食割れ(IASCC: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)は軽水炉の高経年化を考えるうえで最も重要な課題の一つである。IASCCの機構解明のためには、原子炉内でき裂進展試験や定荷重引張試験を行うことが必要とされているが、この試験を実現するためには、JMTRで所定の照射量まで照射をした試験片をホットセル内で遠隔操作により、IASCC試験用キャプセルに組込み、かつキャプセルの組立てを行うという技術的ハードルをクリアしなくてはならなかった。本報告書では照射済みの試験片を装荷したIASCC試験用キャプセルの組み立てのために必要不可欠な、遠隔操作による試験片装荷やキャプセル溶接等の組立技術の確立、すなわち、新たな遠隔操作型溶接装置の開発及び、TIG溶接による肉厚3mmの突き合せ溶接手法の開発について報告する。なお、開発されたこれらの技術を用いて合計8体のIASCC試験用キャプセルをセル内で組立て、JMTRにおいて照射下試験を実施されている。

口頭

長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発,6; 実炉中性子照射及びサイクロトロンHe注入等による照射損傷指標の評価

若井 栄一; 高田 文樹; 加藤 佳明; 加藤 章一; 平出 哲也; 高屋 茂; 松井 義典; 藤井 貴美夫; 青砥 紀身; 野上 修平*; et al.

no journal, , 

長寿命次世代炉の候補構造材料を対象に、照射環境効果を取り入れた設計評価手法に適用できる照射損傷評価指標(弾き出し損傷,He生成量など)の開発を進めている。機械的特性の劣化の進行と照射損傷指標との相関性を明らかにするため、受け入れ材,熱時効材(約550$$^{circ}$$Cにて1,000h, 2,000h)及び、弾き出し損傷やHe生成量等をパラメータにした実炉照射材(JRR-3単独照射,常陽単独照射,JRR-3と常陽の組合せ照射)について硬さ試験,引張試験及びクリープ試験に関するデータを取得した。また、一定温度(約550$$^{circ}$$C)下でサイクロトロンによるHe注入した試料の強度試験と微細組織構造分析等によるデータを併せて取得した。実炉照射材の硬さ及び引張試験の解析結果から、弾きだし損傷量は有望な損傷指標であることがわかった。また、クリープ強度特性では、非照射材と照射材の寿命比に関して、弾き出し損傷量,He生成量及び両者の比が重要な損傷指標であることを示すことができた。さらにサイクロトロン照射材の解析から、照射損傷進行を適切に把握するうえで、He量は1つの有効な損傷指標となりうることを併せて示すことができた。

口頭

過酷事故用計装システムの研究開発の現状と展望,9; 固体電解質型水素濃度センサの特性評価

大塚 紀彰; 松井 義典; 土谷 邦彦; 松井 哲也*; 有田 節男*; 和田 將平*

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所事故における教訓を踏まえ、実用発電用原子炉の安全対策高度化に資する技術開発の一環として、過酷環境下でも測定可能な水素濃度センサの開発が必要不可欠である。本研究は、耐熱・耐放射線・耐圧性に優れた水素濃度センサを開発するために、固体電解質型水素濃度センサを選定し、高温環境下(室温$$sim$$700$$^{circ}$$C)における水素濃度(0.01$$sim$$3.5%)と起電力との関係を調べた。この結果、300$$sim$$700$$^{circ}$$Cの範囲における水素濃度変化に対して、起電力が変化することを観測した。得られた起電力は、内部水素濃度を補正することにより、ネルンストの式と良い一致を示した。このことから、開発した固体電解質型水素濃度センサが、高温環境下における適用性を有するという見通しを得た。

口頭

オーステナイトステンレス鋼とフェライト鋼の照射損傷組織と強度特性に及ぼすDPAとHe生成量の効果

若井 栄一; 高屋 茂; 永江 勇二; 鈴土 知明; 平出 哲也; 松井 義典; 野上 修平*; 長谷川 晃*; 阿部 弘亨*; 岩井 岳夫*; et al.

no journal, , 

オーステナイト鋼やフェライト鋼は様々な原子力材料や加速器ターゲット材料等に使用されている。これらの材料は照射によって微細組織や強度特性が変化し、DPAやHe生成量による影響を受けることが知られている。本研究は様々な照射手法を用いDPAとHe生成量に関する引張、クリープ特性等の変化を明らかにすることを目的とした。本研究の供用材には、316鋼, ボロン添加した316鋼, 304鋼、及びHCM12A鋼を用いた。500$$^{circ}$$Cから600$$^{circ}$$Cの温度領域で原子炉照射にJOYOとJRR-3Mの照射、東北大学サイクロトロンによるHe注入、東京大学HITイオン照射などを実施した。DPAの増加に伴って照射硬化量が増加し、He生成量の増加に伴い、その割合が増える傾向にあった。He量の増加に伴い、その寿命が低下すると共に、DPA増加によってもその低下が大きくなることが分かった。He生成量が増えた材料の破面では粒界割れの発生が見られた。一方、照射組織に関してはサイクロトロンでHe注入したこれらの鋼で空孔型クラスターに対するミクロ組織と陽電子寿命測定の結果では、フェライト鋼の方がより大きなクラスターが存在する正の相関を示す結果を得た。

口頭

オーステナイトステンレス鋼とフェライト鋼の照射損傷組織等に及ぼすDPAとHe生成量の効果

若井 栄一; 高屋 茂; 永江 勇二; 平出 哲也; 松井 義典; 野上 修平*; 長谷川 晃*; 青砥 紀身

no journal, , 

オーステナイトステンレス鋼とフェライト鋼における照射損傷組織等に及ぼすDPAとHe生成量の効果を調べるため、JRR-3M炉照射、及びサイクロトロンによるHe注入などを実施し、HeとDPAが照射損傷組織などに及ぼす影響について、TEM法や陽電子消滅寿命測定法(PALS)により定性的な挙動変化を調べた。その結果、316FR鋼ではHe注入量の増加に伴って30appm以上の注入材において陽電子消滅寿命がかなり増加する傾向にあり、TEMで観察したキャビティの形成と強い相関を持つことが分かった。一方、HCM12A鋼では、低いHe注入量領域でも陽電子寿命が増加した。また、JRR-3照射した316FR鋼では、約10nmのキャビティが粒内に観察され、陽電子消滅寿命がやや増加することが分かった。

口頭

米国・カザフスタンとのウラン精鉱共同分析プロジェクト; 共同分析の概要とウラン同位体比分析手法の検証

松井 芳樹; 木村 祥紀; 小川 潤平; 海野 勇次*; 松本 哲也*; 細井 雅春*; 篠原 伸夫

no journal, , 

核不拡散・核セキュリティ総合支援センター(ISCN)では、核鑑識技術のさらなる向上を目的としたウラン分析手法の開発を行っている。その一環として、米国及びカザフスタンとのウラン精鉱共同分析プロジェクトを人形峠環境技術センターの協力のもと実施した。本発表では、共同分析の概要とそこでISCNが適用したウラン同位体比分析手法の有用性を検証した結果を報告する。

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