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井尻 佑太*; 大野 直子*; 鵜飼 重治*; Yu, H.*; 大塚 智史; 阿部 陽介; 松川 義孝*
Philosophical Magazine, 97(13), p.1047 - 1056, 2017/02
被引用回数：4 パーセンタイル：19.87(Materials Science, Multidisciplinary)室温でのTEM内引張その場観察により、9Cr-ODSフェライト鋼における酸化物粒子と転位の相互作用について調べた。測定した酸化物粒子の障害物強度(
)は高々0.80で平均は0.63だった。いくつかの粗大化した粒子の周辺には転位ループが観察された。Orowan機構による応力評価式に基づく障害物強度は実験データの平均値とほぼ等しいことが分かった。交差すべり系の相互作用のみならず、Orowan機構が9Cr-ODSフェライト鋼における酸化物粒子と転位の主な相互作用機構であると考えられる。
松川 義孝*; 武内 伴照; 鹿窪 勇太*; 鈴土 知明; 渡辺 英雄*; 阿部 弘亨*; 外山 健*; 永井 康介*
Acta Materialia, 116, p.104 - 113, 2016/09
被引用回数：99 パーセンタイル：96.52(Materials Science, Multidisciplinary)673Kで等温時効したフェライト相中のG相(Ni
Si
Mn
)析出に関し、溶質原子クラスタが母材と結晶学的に区別可能となる成長段階を見出すため、アトムプローブトモグラフィ(APT)と透過電子顕微鏡法(TEM)を組み合わせた解析を行った。その結果、G相の形成は、まず自発的に溶質原子が集まって直径2.6nm程度の臨界サイズとなった後に、組成が変化し閾値にまで達するという複数の成長段階を経ることを明らかにした。また、電子回折パターンの計算機シミュレーション結果から、しきい値の組成はNiSi
(Fe,Cr)Mnと見積もられることが分かった。
佐藤 裕樹*; 阿部 陽介; 阿部 弘亨*; 松川 義孝*; 叶野 翔*; 大貫 惣明*; 橋本 直幸*
Philosophical Magazine, 96(21), p.2219 - 2242, 2016/06
被引用回数：12 パーセンタイル：47.02(Materials Science, Multidisciplinary)超高圧電子顕微鏡を用いることにより、110
300Kの温度範囲で純鉄における格子間原子集合体の一次元(1D)運動の電子照射その場観察を行った。全ての温度において、ほとんどの1D運動は不規則な時間間隔で離散的な位置変化を示した。1D運度頻度は温度に依存せず、電子照射強度に比例した。これは、1D運動が電子照射により生じることを示唆している。一方、1D運動距離は照射強度に依存せず、低温では1D運動距離が極めて短くなることが明らかとなった。さらに、分子静力学法を用いて、格子間原子集合体とランダム分布した空孔との相互作用エネルギーを評価した結果、空孔濃度が
よりも高い場合には相互作用エネルギーのゆらぎが格子間原子集合体をトラップすることが分かった。これらの結果から、1D運動の阻害に寄与するのは、250K以上では残存不純物であり、空孔が熱的に移動できない低温では、電子照射により蓄積した高濃度空孔との弾性的相互作用であることを提案した。
山内 邦仁; 岡野 潤; 島田 勝弘; 大森 栄和; 寺門 恒久; 松川 誠; 小出 芳彦; 小林 和容; 池田 佳隆; 福本 雅弘; et al.
JAEA-Technology 2015-053, 36 Pages, 2016/03
JAEA-Technology-2015-053.pdf:8.33MB
JT-60SA計画は、日本の実施機関である原子力機構と欧州の実施機関であるFusion for Energy(F4E)が物納貢献により共同で進める国際事業である。欧州側では超伝導トロイダル磁場コイルの他、磁場コイル用電源の主要機器や極低温システム等を分担するが、F4Eの総括のもとで各国の指定研究機関が欧州のメーカーと契約し、その欧州のメーカーが那珂研での現地据付・調整試験までを行う。このため、原子力機構にとっては直接の契約がないにも係らず、欧州の作業員に対する作業管理や安全管理を行わなければならないという非常に難しい課題があった。本報告は、JT-60SA計画において、欧州の作業員による最初の那珂研での現地作業であるクエンチ保護回路の据付・調整試験を遂行するにあたって、欧州側との事前の密な交渉の結果として合意し、構築・実施した作業管理や安全管理の取組み、およびそれらをもとに完遂した欧州作業についてまとめたものである。これらの取組みの結果、欧州作業員によるクエンチ保護回路の現地据付調整作業を無事故で完遂させることができ、日欧双方にとって非常に大きな成果となった。
武内 伴照; 鹿窪 勇太*; 松川 義孝*; 野沢 康子*; 外山 健*; 永井 康介*; 西山 裕孝; 勝山 仁哉; 山口 義仁; 鬼沢 邦雄; et al.
Journal of Nuclear Materials, 452(1-3), p.235 - 240, 2014/09
被引用回数：45 パーセンタイル：94.91(Materials Science, Multidisciplinary)400
Cにおいて100時間から10,000時間まで熱時効した原子炉圧力容器ステンレスオーバーレイクラッド鋼の微細組織と固さについて、アトムプローブ及びナノインデンテーション法を用いて調べた。
フェライト相において、スピノーダル分解によるCrの濃度変調は100時間時効までに急速に進展する一方、NiSiMnクラスタは2,000時間時効で数密度が増加し10,000時間時効においては粗大化した。フェライト相の硬さは時効初期において急速に上昇し、NiSiMnクラスタの形成ではなくCr濃度変調の程度と良い相関にあった。これらの結果から、フェライト相の硬化の主因がスピノーダル分解によるCr濃度変調であることが示唆された。
武内 伴照; 鹿窪 勇太*; 松川 義孝*; 野沢 康子*; 外山 健*; 永井 康介*; 西山 裕孝; 勝山 仁哉; 山口 義仁; 鬼沢 邦雄
Journal of Nuclear Materials, 449(1-3), p.273 - 276, 2014/06
被引用回数：21 パーセンタイル：81.40(Materials Science, Multidisciplinary)照射量7.2
10
cm
(E
1MeV)、照射速度1.110
cms
、照射温度290Cで中性子照射した原子炉圧力容器ステンレスオーバーレイクラッドの微細組織変化と硬さを、アトムプローブ法及びナノインデンテーション法により測定し、硬化に対する微細組織の影響を調べた。照射材は、-フェライト相においてCrの濃度変調が増大するとともに、300Cで照射時間と同じ時間の熱処理をした時効材では見られないようなSiの濃度変調の増大も観察された。一方で、硬さは照射材と時効材の両者とも増加したが、前者においてはCr濃度変調から予測されるよりもさらに大きく増加していた。この結果から、クラッド照射材の-相における硬化は、Crの濃度変調のみならずSi濃度変調や照射欠陥に由来することが示唆された。
武内 伴照; 鹿窪 勇太*; 松川 義孝*; 野沢 康子*; 永井 康介*; 西山 裕孝; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄; 鈴木 雅秀
Journal of Nuclear Materials, 443(1-3), p.266 - 273, 2013/11
被引用回数：17 パーセンタイル：75.58(Materials Science, Multidisciplinary)本研究では、約90%のオーステナイトと10%のフェライトの相分率である原子炉圧力容器オーバーレイクラッドについて、溶接後熱処理の後にJMTRにおいて290Cで7.2 10n/cm
まで中性子照射をして、3次元アトムプローブ法でミクロ組織変化を観察し、元素濃度分布や析出状態を評価した。その結果、フェライト相では、照射によってCr及びSiの濃度揺らぎが上昇しており、新たにNi及びMnの濃度揺らぎが生じていた。オーステナイト相では、
'(Ni
Si)様のクラスターが形成していた。一方、われわれが過去に行った400C10,000h時効材では、フェライト相でCrの濃度揺らぎが大きく上昇するとともにG相(Ni-Si-Mn)が形成していたが、オーステナイト相ではミクロ組織変化は観察されなかった。
松川 誠; 菊池 満; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 林 孝夫; 東島 智; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井手 俊介; 石田 真一; et al.
Fusion Engineering and Design, 83(7-9), p.795 - 803, 2008/12
被引用回数：17 パーセンタイル：71.03(Nuclear Science & Technology)JT-60SAは、日欧の幅広いアプローチの下で建設する完全超伝導トカマク装置で、ITERや原型炉への貢献を目指している。2007年の両極の国会批准後、実質的には既に建設段階に移行している。JT-60SAは、既存の建屋,電源,プラズマ加熱装置,計測装置などの、JT-60U設備の最大限の有効利用が前提であり、完全に新作する主たる機器は本体装置のみである。最大プラズマは電流5.5MAで、プラズマ主半径3.06m,アスペクト比2.65,非円形度1.76,三確度0.36である。最大プラズマ加熱入力41MW,プラズマ電流のフラットトップ時間は100秒間である。本論文では、トカマク装置本体だけでなく、プラズマ加熱装置や遠隔保守装置の設計などについても言及するとともに、EUとの技術的な議論を踏まえて行った超伝導導体に関する最近の設計変更案などを紹介し、装置の全体像を明らかにする。
池田 佳隆; 秋野 昇; 海老沢 昇; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 本田 敦; 鎌田 正輝; 河合 視己人; 椛澤 稔; 菊池 勝美; et al.
Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.791 - 797, 2007/10
被引用回数：26 パーセンタイル：83.24(Nuclear Science & Technology)ITERや原型炉に向けた研究を強化するため、JT-60Uを超伝導化するJT-60SA計画が進められている。この計画におけるNBI加熱装置は、入射パワーは1基あたりの入射パワー2MW(85keV)の正イオンNBI加熱装置が12基、入射パワー10MW(500keV)の負イオンNBI加熱装置が1基から構成され、総計34MW,100秒のビーム入射を行う予定である。一方、これまでにJT-60Uにおいては、正イオンNBIで2MW(85keV),30秒、負イオンNBIで3.2MW(320keV),20秒入射を既に達成している。これらの運転において両イオン源の加速電極の冷却水温度上昇は約20秒以内で飽和していることから、改修計画に向けては、電源の容量強化や負イオンNBIの加速エネルギー向上が鍵となると考えられる。本論文では、JT-60SA計画における、NBI加熱装置の増力に関する工学設計を報告する。
二宮 博正; 秋場 真人; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 林 伸彦; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井上 信幸; et al.
Journal of the Korean Physical Society, 49, p.S428 - S432, 2006/12
現在検討が進められているJT-60のコイルを超伝導コイルに置き換える計画(トカマク国内重点化装置計画)の概要について述べる。本計画はITER及び原型炉への貢献を目指しているが、その位置づけ,目的,物理設計及び装置設計の概要,今後の計画等について示す。物理設計については、特に高い規格化ベータ値を実現するためのアスペクト比,形状因子及び臨界条件クラスのプラズマや完全非誘導電流駆動のパラメータ領域等について、装置については物理設計と整合した設計の概要について示す。
菊池 満; 松田 慎三郎; 吉田 直亮*; 高瀬 雄一*; 三浦 幸俊; 藤田 隆明; 松川 誠; 玉井 広史; 櫻井 真治; 池田 佳隆; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 82(8), p.455 - 469, 2006/08
JT-60SA計画は、核融合エネルギーの実現に向けて実験炉ITERを支えつつ、我が国独自の魅力あるトカマク型原型炉の実現を目指すトカマク国内重点化装置計画と、ITER計画の主要参加国である欧州と日本の共同計画としてのサテライト・トカマク計画との合同計画である。JT-60SA計画の経緯,目的と意義,装置設計,運営形態について述べる。
菊池 満; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 高瀬 雄一*; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; et al.
Nuclear Fusion, 46(3), p.S29 - S38, 2006/03
被引用回数：13 パーセンタイル：40.56(Physics, Fluids & Plasmas)トカマク国内重点化装置(NCT)計画は、大学における成果を取り込みつつJT-60Uに引き続き先進トカマクを進めるための国内計画である。NCTのミッションは発電実証プラントに向けて高ベータ定常運転を実現するとともに、ITERへの貢献を図ることである。高ベータ定常運転を実現するために、装置のアスペクト比,形状制御性,抵抗性壁モードの帰還制御性,電流分布と圧力分布の制御性の機動性と自由度を追求した。
土屋 勝彦; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; et al.
Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1599 - 1605, 2006/02
被引用回数：1 パーセンタイル：9.58(Nuclear Science & Technology)JT-60定常高ベータ装置(トカマク国内重点化装置)は、経済的な核融合炉の実現を目指した定常高ベータプラズマ運転の実証が重要なミッションの一つである。現在、プラズマ形状及びアスペクト比について広いパラメータ領域で研究を行えるように、装置の物理的・技術的設計検討を進めている。本装置の目標とする高ベータプラズマは、自由境界MHD安定性限界を超えた領域にあるため、電子サイクロトロン加熱による新古典テアリングモードの抑制に加えて、安定化板及び容器内コイルを用いた壁不安定性モードの抑制など、さまざまなMHD不安定性の制御手法を駆使する必要がある。それらを踏まえて、今回は、高ベータと臨界条件クラスのプラズマを同時に達成できるプラズマパラメータの解析評価、及び自由境界MHD安定性限界を超えた高ベータプラズマの非誘導電流駆動制御シナリオの検討結果について報告する。また、広いパラメータ領域で定常高ベータプラズマ運転を実現させるための装置設計の現状に関して、超伝導コイル及び放射線遮へい材を中心に報告する。
松川 誠; 安東 俊郎; 荒木 政則; 堀江 知義; 堀池 寛; 池田 佳隆; 菊池 満; 岸本 浩; 小泉 興一; 松川 達哉; et al.
Fusion Technology 1988, p.293 - 297, 1989/00
JT-60Uのポロイダルシステム設計の現状について述べる。JT-60Uでは現JT-60と同じトロイダルコイル内に、約2倍のプラズマ容積をもつプラズマを閉じ込める。しかもポロイダルコイルが設置可能な空間は、トロイダルコイルのボア内である。論文では、ポロイダルコイル系の合理化、運転シナリオ、および電源システムについて報告する。
菊池 満; 安東 俊郎; 荒木 政則; 堀江 知義; 堀池 寛; 池田 佳隆; 岸本 浩; 小泉 興一; 松川 誠; 松川 達哉; et al.
Fusion Technology 1988, p.287 - 292, 1989/00
本論文は、JT-60の改造を記述する。真空容器とポロイダル磁場コイルはプラズマ性能を向上するために完全に取り換えられる。ダイバータとリミターのプラズマ電流は6MAと7MAになる。真空容器は薄いINCONEL製の薄板で作る。ポロイダル磁場コイル系は各種の平衡配位が生成可能となるように工夫を行っている。NBIは40MW、RF(LHCD)は15MWのトーラス入力を予定している。
松川 義孝*; 武内 伴照; 永井 康介*
no journal, ,
本研究は、2相ステンレスの熱時効脆化の要因の一つであるG相の析出において、溶質元素がどのような拡散過程を経て集合及び結晶構造変化に至るのか解明するため、2相ステンレスを400Cで最長1万時間熱時効し、フェライト相内に析出したG相について、アトムプローブと透過電子顕微鏡を用いて組織観察を系統的に行った。その結果、以下の析出過程を経ることが分かった。(1)溶質元素クラスタは自発的成長により、ある臨界サイズまで成長する。(2)その時点では溶質元素クラスタの結晶構造は変化せず、潜伏期間を経た後、G相に構造変化する。(3)潜伏期間では溶質元素の濃化が起こり、臨界組成に達したときに結晶構造が変化する。(4)クラスタに含まれるNi, Si及びMnの組成比は最終生成物のそれと同一である。(5)潜伏期間は約1年である。本研究で確認された核形成プロセスは、溶質元素クラスタとしての核形成(自発的成長)と化合物としての核形成(結晶構造変化)という二段階プロセスである点と、化合物としての核形成が臨界サイズと臨界組成で特徴づけられる二段階プロセスである点において、キャピラリティー近似に基づく従来の核形成理論とは大きく異なることが明らかとなった。
SiMn松川 義孝*; 渡邊 大樹*; 連川 貞弘*; Abad, N. M.*; 牟田 浩明*; 吉田 健太*; 笠田 竜太*; 山口 正剛; 熊野 秀樹*; 遠藤 美奈子*
no journal, ,
軽水炉を80年近くまで運転し続けた場合、G相や
相といったNi-Si-Mn三元系金属間化合物が圧力容器鋼に析出し、それが照射脆化に寄与すると現在一般に考えられている。これらの化合物と拡散係数の関係に着目した基礎研究を開始した。圧力容器鋼の析出物/マトリックス界面における相互拡散の特徴を調査する目的で、化合物のバルク材をアーク溶解で作製し、それを純鉄のバルク材と接合することで、いわゆる拡散対を作製した。本報告ではG相について得られた知見について述べる。
松川 誠; 玉井 広史; 藤田 隆明; 栗田 源一; 土屋 勝彦; 櫻井 真治; 木津 要; 森岡 篤彦; 鎌田 裕; 三浦 幸俊; et al.
no journal, ,
トカマク国内重点化装置には、臨界条件クラスの超伝導トカマク装置において、高プラズマ非誘導電流駆動プラズマの100秒程度以上の保持,環境適合性改善のための低放射化フェライト鋼の適合試験,発電実証炉のための広い運転領域の確保などの目標がある。一方、既存の電源・加熱装置などの改造を最小化し、低コストを実現することが求められている。このため、クライオスタットの外形は、既存のP-NBIタンク(及びゲートバルブ)とのギャップを最小にできる球形を基本にした。CSやダイバータコイルをTFから支持する構造を採用するとともに、クライオスタット下部には、真空容器やコイルの重力支持のためのサポートを設けた。真空容器内には、定常高ベータプラズマの実現のための安定化板及び抵抗性不安定性(RWM)の制御のための容器内コイルを設置する。安定化板はガス循環による温度制御を施すものとし、表面にはDEMO炉のブランケットを模擬するために低放射化Fe鋼を第一壁として設置して、強磁性体の高
プラズマとの適合性及びプラズマ-壁相互作用の研究に資する。さらに、ITERを超える高い形状パラメータを持つプラズマ断面の位置形状制御のために、容器内水平磁場コイルと垂直磁場コイルを設置する。また、熱・粒子制御のために垂直ダイバータも設置する。高い三角度と垂直ダイバータ、及びITERの模擬配位を一つのダイバータで得ることはできないので、ダイバータモジュールは適当な段階で交換するが、安定化板は共用が可能である。ラディアルビルドの詳細などは講演で述べる。
松川 義孝*; Terao, Masayuki*; 藤枝 秀斗*; 連川 貞弘*; 牟田 浩明*; 熊野 秀樹*; 笠田 竜太*; 吉田 健太*; 藪内 聖皓*; 中森 文博*; et al.
no journal, ,
The primary cause of irradiation-induced embrittlement of the reactor pressure vessel (RPV) steel is precipitation of its alloying elements (Ni, Si and Mn) in the form of nano particles (2 nm). The RPV embrittlement practically limits the service life of the whole reactor; in other words, reactor's lifetime prediction is achieved by predicting the precipitation. Although precipitation under irradiation is a thermodynamically non-equilibrium reaction, recent studies have revealed that precipitation of those elements does occur even without irradiation. Hence the phase diagram of Ni-Si-Mn precipitates in steels has become a subject of interest in nuclear materials research. In this talk we demonstrate that the calculation phase diagram is still incomplete due to absence of experimental data about Ni-Si-Mn ternary compounds; there exist 10 in the phase diagram. We synthesized an ingot of the G-phase NiSiMn, which is one of the most frequently observed precipitates in the RPV steel, by arc-melting and examined the melting point and the composition range. The experimentally-determined melting point was inconsistent with simulation results, e.g., an old database (2016 version) resulted in an overestimation greater than 700 degree of Celsius. As for composition range, although off-stoichiometry is not considered in the calculation phase diagram, the G-phase certainly has it. The same thing happens to the 
2-phase NiSiMn
, which is another most frequently observed precipitates in the RPV steel.
菊池 満; 松川 誠; 藤田 隆明; 玉井 広史; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 池田 佳隆
no journal, ,
日欧が実施を予定している幅広い計画のサテライトトカマク計画と国内計画の合同計画としてのJT-60Uの改修計画について報告する。国内計画として検討されてきたJT-60の改修計画は、日欧の幅広い計画の中のサテライトトカマク計画として検討されている。日欧のサテライトトカマク作業部会が作られ、技術評価を行い、トロイダル磁場コイル,加熱・電流駆動系,プラズマ対向機器などの見直しが行われた。科学的なミッションは、国内計画と幅広い計画でおおむね共通であり、ITER運転シナリオの最適化と物理の理解促進,原型炉に向けた定常運転,高ベータ化,熱粒子制御である。国内計画としては、ベータ値の目標(N=3.5-5.5)を掲げている。本装置は超伝導装置であり、41MW100秒の高加熱入力により臨界条件クラスのプラズマを100秒間維持する。
