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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:12 パーセンタイル:47.31(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:4 パーセンタイル:33.13(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:7 パーセンタイル:36.8(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。

口頭

Current status and future prospects on nuclear forensics capability building and technology development by the Integrated Support Center for Nuclear Non-proliferation and Nuclear Security at the Japan Atomic Energy Agency

木村 祥紀; 松井 芳樹; 山口 知輝; 松本 哲也*; 海野 勇次*; 細井 雅春*; 篠原 伸夫

no journal, , 

公共の健康,環境,経済,社会に重大な影響を及ぼす規制外の核・放射性物質に関連する核セキュリティ事案について、核鑑識を含む事案対応に関する能力整備が各国で進められている。日本では、日本原子力研究開発機構核不拡散・核セキュリティ総合支援センター(ISCN)を中心に、研究開発を中心とした核鑑識の実施能力整備が、関係機関との連携のもと進められている。ISCNでは、核鑑識の技術的能力を確立し、その成果を国際社会に共有することで、国際的な核セキュリティ強化に貢献している。本稿では、ISCNにおける核鑑識実施能力の整備と技術開発の現状及び今後の展望について報告する。

口頭

Nuclear forensic analysis laboratory capability in the Integrated Support Center for Nuclear Non-proliferation and Nuclear Security at the Japan Atomic Energy Agency

松井 芳樹; 木村 祥紀; 山口 知輝; 松本 哲也*; 海野 勇次*; 細井 雅春*; 篠原 伸夫

no journal, , 

規制外の核・放射性物質は、環境や経済に深刻な影響を及ぼす核セキュリティ上の事象を引き起こす可能性がある。このような脅威に対処するためには、核鑑識を含む国際的な核セキュリティ対策を強化する必要がある。日本では、国内外の協力の下、日本原子力研究開発機構核不拡散・核セキュリティ総合支援センター(ISCN)が中心となって核鑑識の研究開発を行い、核鑑識能力の向上に取り組んでいる。ISCNは、核鑑識技術開発の成果を国内外に積極的に発信することにより、日本国内のみならず国際的な核鑑識能力の向上に貢献している。本稿では、ISCNにおける核鑑識能力の状況について報告する。

口頭

第7回核鑑識共同試料分析演習(CMX-7)における核鑑識分析能力の評価

松井 芳樹; 木村 祥紀; 海野 勇次*; 細井 雅春*; 松本 哲也*; 篠原 伸夫; 山崎 斉; 山口 知輝

no journal, , 

原子力機構核不拡散・核セキュリティ総合支援センター(ISCN)では、核・放射性物質の起源等の特定を目的とした核鑑識に関する技術開発を行っている。核鑑識についての情報共有及び分析技術の向上を目的として、核鑑識国際技術ワーキンググループ(ITWG)が主催する共同試料分析演習(CMX)が定期的に開催されている。本稿では、第7回目の演習となるCMX-7について、ISCNにおける本演習の分析結果等の概要を紹介するともに、演習終了後のレビューを踏まえたISCNの分析能力に関わる評価と今後の課題を報告する。

口頭

The Experience of the 7th Collaborative Materials Exercise of the Nuclear Forensics (CMX-7) and future tasks

松井 芳樹; 木村 祥紀; 海野 勇次*; 細井 雅春*; 松本 哲也*; 篠原 伸夫; 山崎 斉; 山口 知輝

no journal, , 

The Integrated Support Center for Nuclear Nonproliferation and Nuclear Security (ISCN) of the JAEA is developing technologies for nuclear forensics to identify the origin and intended use of nuclear and radioactive materials. The Nuclear Forensics International Technical Working Group (ITWG) regularly holds the Collaborative Materials Exercise (CMX) to share the experience on nuclear forensics analysis and to improve analytical methods in the international community. The ISCN participated in the 7th exercise (CMX-7) this time. This paper discusses the experience of the ISCN during the CMX-7 including the results of laboratory analysis and nuclear forensics interpretation, as well as future challenges for laboratory capability at the ISCN. In the CMX-7, under the hypothetical case scenario (illegal transferring of nuclear materials), uranium samples and other conventional forensics evidence were provided for the exercise. During the exercise, participants reported the analytical results according to the timeframes recommended by the Nuclear Forensics Guidelines of the IAEA (24 hours, 1 week, and 2 months from sample receipt). The ISCN reported the physical characteristics and the results NDA analysis on the uranium samples at the first two timeframes, and the results of mass spectrometry with the data interpretation as the 2 months report. The results of uranium isotope ratio and trace elements measurements were exceedingly good, but the results of age dating were significantly deviate from the overall average. Reducing the time for destructive analysis that allows timely provisions of the results, as well as the improvement of the confidence in age dating are future tasks for the nuclear forensics analysis of the ISCN laboratory.

口頭

ロングパルス磁場中パルス中性子回折測定環境の開発と三角格子反強磁性体CuFeO$$_{2}$$の磁場誘起相探査への応用

渡辺 真朗; 中島 多朗*; 稲村 泰弘; 松井 一樹*; 神田 朋希*; 野本 哲也*; 大石 一城*; 河村 幸彦*; 齋藤 開*; 玉造 博夢; et al.

no journal, , 

近年パルス磁場中での精密測定技術の進歩により、高磁場中での新奇な磁気状態が開拓されてきている。我々はスーパーキャパシタを用いて発生したロングパルス磁場とJ-PARCのパルス中性子を組み合わせることで、多波長中性子パルスが試料を通過する時間幅(約10ミリ秒)よりも十分長い磁場を試料位置で発生させ、14テスラまでの磁場下で定常磁場中実験と同様に逆格子空間を網羅的に探査できる測定環境を構築した。この手法をフラストレート磁性体CuFeO$$_{2}$$の磁気相転移の探査に適用した。

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