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論文

中性子ラジオグラフィによるダイナミックCTシステムの開発と燃料電池スタック内水分布の連続三次元可視化

村川 英樹*; 橋本 迪矩*; 杉本 勝美*; 浅野 等*; 竹中 信幸*; 持木 幸一*; 安田 良

日本機械学会論文集,B, 77(784), p.2255 - 2262, 2011/12

A dynamic CT system was developed for visualization of consecutive three-dimensional water behavior in a PEFC stack for neutron radiography. The system is composed of a neutron image intensifier and a C-MOS high speed videocamera. An operating stack with three cells based on the Japan Automobile Research Institute standard was visualized using the neutron radiography system at a research reactor JRR-3 in Japan Atomic Energy Agency. The dynamic water behavior in channels in the operating PEFC stack was clearly visualized every 15 seconds by using the system. The water amount in each cell was evaluated by the CT reconstructed images. It was shown that a cell voltage decreased gradually when the water increased and increased rapidly when the water was evacuated. It was estimated that the power generation stopped when the channel of a cell was partly filled with the water because the air supply was blocked to a cell in the stack.

論文

Visualization of dynamic 3-D water behavior in polymer electrolyte fuel cell by using neutron image intensifier

竹中 信幸*; 浅野 等*; 杉本 勝美*; 村川 英樹*; 橋本 迪矩*; 進藤 徳高*; 持木 幸一*; 安田 良

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 651(1), p.277 - 281, 2011/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:36.36(Instruments & Instrumentation)

Visualization of dynamic three-dimensional water behavior in a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) stack was carried out by neutron CT using a neutron image intensifier. The neutron radiography system at JRR-3 in Japan Atomic Energy Agency was used. An operating stack with three cells based on Japan Automobile Research Institute standard was visualized. A consecutive CT reconstruction method by rotating the fuel stack continuously was developed using a neutron image intensifier and a C-MOS high speed video camera. The dynamic water behavior in channels in the operating PEFC stack was clearly visualized in 15 s intervals by the present dynamic neutron CT system.

論文

Effect of water distributions on performances of JARI standard PEFC by using neutron radiography

村川 英樹*; 植田 忠伸*; 吉田 壮寿*; 杉本 勝美*; 浅野 等*; 竹中 信幸*; 持木 幸一*; 飯倉 寛; 安田 良; 松林 政仁

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 605(1-2), p.127 - 130, 2009/06

 被引用回数:22 パーセンタイル:83.4(Instruments & Instrumentation)

In order to clarify the effects of water on performances of a Polymer Electrolyte Fuel Cell (PEFC), measurements of water distribution in a Japan Automobile Research Institute standard PEFC were carried out by means of neutron radiography. Furthermore, the cell voltage and the pressure drop between inlet and outlet of the air were simultaneously measured. From the measurements, the relation between cell voltage, pressure drop and movement of the water plug in the channel was confirmed. The PEFC performances were recovered as the water plug evacuated. Condensed water in the channel decreased with the relative humidity of air. However, it may affect the MEA permanence. Therefore, the most appropriate operating conditions should be decided for taking into account both the cell performances and the permanencies.

論文

二色発光コンバータを用いた中性子-$$gamma$$線ラジオグラフィ

岩田 秀規*; 持木 幸一*; 村田 裕*; 日塔 光一*; 田村 俊幸*; 小林 久夫*; 松林 政仁

第3回放射線による非破壊評価シンポジウム講演論文集, p.142 - 147, 1999/11

中性子ラジオグラフィと$$gamma$$線ラジオグラフィは互いに相補の情報を与える非破壊検査技術である。このため両ラジオグラフィを同一試料に同時に適用することができれば、非破壊検査の効率化が期待できる。本件では、カリフォルニウム線源場においてカラーフィルム撮影にて性能が確認された中性子照射により赤色発光、$$gamma$$線照射による緑色発光する二色発光コンバータを使用した。線源としては、中性子強度が高いJRR-3熱中性子ラジオグラフィ装置を用い、冷却型CCDカメラと光学フィルタを組み合わせて鉛、アクリル樹脂、カドミウム、ボロン、ポリエチレン等から構成される模擬サンプルの撮影を行った。その結果、高n/r比の中性子ビームゆえに中性子強度の調整が必要であったが、本手法により模擬サンプルの特徴が中性子及び$$gamma$$線のラジオグラフィ画像として得られた。

論文

Application of neutron radiography to visualization of cryogenic fluid boiling two-phase flows

竹中 信幸*; 浅野 等*; 藤井 照重*; 後 俊彦*; Iwatani, Junji*; 村田 裕*; 持木 幸一*; 田口 亮*; 松林 政仁; 鶴野 晃

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 377(1), p.174 - 176, 1996/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:23.76(Instruments & Instrumentation)

金属容器内及び熱交換器内における液体窒素の沸騰二相流をJRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置において武蔵工業大学が開発した動画像処理装置を用いて可視化及び画像処理・解析した。金属容器内液体窒素プール中におけるアルミニウム垂直シリンダーからの核沸騰及び膜沸騰の様子が実時間で疑似カラーを用いて観察された。また、アルミニウム製のフィンを用いたタイプの熱交換器では液体窒素の分布が画像処理により得られ、質量流束条件の違いによる液体窒素の流れ方の違いが良く観察された。これらの実験結果より、中性子ラジオグラフィが低温沸騰二相流の可視化及び低温熱交換器の設計に応用できることが示された。

口頭

Present status of radiography research activities in JAEA

松林 政仁; 飯倉 寛; 安田 良; 呉田 昌俊; 竹中 信幸*; 浅野 等*; 坂口 裕樹*; 持木 幸一*; 梅川 尚嗣*; 小澤 守*

no journal, , 

JRR-3の炉室に設置されている熱中性子ラジオグラフィ装置は高中性子束と高コリメータ比を有した高性能な中性子イメージング装置として機構内の研究者,大学の研究者を中心とした数多くのユーザーの利用に供されている。本発表ではJRR-3熱中性子ラジオグラフィ装置を利用して得られた最近の研究成果のうち、燃料電池開発への応用,電気化学(二次電池,水素吸蔵合金)分野への応用,中性子用イメージインテンシファイヤ開発,流動現象研究(流動層,低減速軽水炉)への応用,農学研究(バラのベントネック)への応用を紹介する。

口頭

J-PARC MLFに建設する新しいパルス中性子イメージング装置「物質情報3次元可視化装置」の概要と現状

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 瀬川 麻里子; 大井 元貴; 及川 健一; 原田 正英; 中谷 健; 酒井 健二; 飯倉 寛; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

現在、われわれは世界初のパルス中性子イメージング専用ビームライン「物質情報3次元可視化装置」をJ-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)に建設すべく設計を進めている。本装置は共用促進法に基づいて建設される共用装置の一つであり、平成24年度に予算化され、3か年をかけてMLFのBL22に建設される。この装置には2つの特徴がある。一つは、パルス中性子の特徴を活かした高効率かつ高精度の本格的なエネルギー分析型中性子イメージングが可能となることである。これにより、観測対象内部の形状のみならず構成核種や結晶組織、磁場等の物理的な情報を定量的に解析し画像化することができる。もう一つは、国内の既存の中性子ラジオグラフィ装置と比較して高いL/D比を実現し、世界最高レベルの高精細なラジオグラフィ像が取得可能となることである。発表では、本装置の概要とデザイン、機器開発の現状と、期待される応用研究について報告する。

口頭

Present status of a new pulsed neutron imaging instrument at J-PARC

瀬川 麻里子; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 飯倉 寛; 大井 元貴; 及川 健一; 原田 正英; 酒井 健二; 曽山 和彦; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

We are now constructing a pulsed imaging instrument at beam line 22 in MLF (Materials and Life Science Experimental Facility) of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). This is the world first instrument dedicated to the pulsed neutron imaging, which enable us to make two dimensional image of the crystalline structure and nuclide composition and magnetic fields using the features of the pulsed neutron. This instrument also has capability to give the high-resolution images using a higher L/D option compared with other facilities in Japan. In this presentation, we introduce the current status of the instrument development and the prospective practical researches.

口頭

Progress of constructing energy-resolved neutron imaging system at J-PARC MLF

篠原 武尚; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 飯倉 寛; 原田 正英; 中谷 健; 大井 元貴; 佐藤 博隆*; 加美山 隆*; 横田 秀夫*; et al.

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設では、エネルギー分解型中性子イメージング装置(ERNIS)の建設を2012年に開始した。ビームライン遮蔽、新規のビームシャッター、T0チョッパーを除く遮蔽体内機器、試料ステージ、検出器ステージは2013年度内に設置された。2014年の11月に最初のビームを出すことを予定しており、ビーム調整試験の後、2015年に共用運転を開始する。発表では、建設の進捗について紹介し、ERNISの特長について議論する。

口頭

The First energy-resolved neutron imaging system in the world; RADEN at J-PARC MLF

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 原田 正英; 中谷 健; 大井 元貴; 佐藤 博隆*; 加美山 隆*; 横田 秀夫*; et al.

no journal, , 

現在、我々は世界初のパルス中性子イメージング専用ビームライン「RADEN」をJ-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)BL22ビームラインに建設しており、平成26年中にビームコミッショニングを開始する予定である。本装置では、パルス中性子の飛行時間分析法を利用することにより、本格的なエネルギー分析型中性子イメージング実験を可能とし、観測対象内部の形状のみならず構成核種や結晶組織、磁場等の物理的な情報を定量的に解析し画像化することを可能とする。また、大面積ビームの利用と様々なL/D条件で選択可能とすることで、中性子ラジオグラフィ装置としても世界最高レベルの実験を可能とする。発表では、本装置の概要と建設状況について説明するとともに、期待される応用研究について報告する。

口頭

J-PARCエネルギー分析型中性子イメージング装置RADENの現状

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 原田 正英; 中谷 健; 大井 元貴; 新井 正敏; 相澤 一也; 加美山 隆*; et al.

no journal, , 

J-PARC/MLFのBL22に建設中のエネルギー分析型中性子イメージング装置RADEN(螺鈿)は世界最初のパルス中性子イメージング専用ビームラインであり、2012年度に予算化されて建設を開始し、2014年11月に中性子ビームを受入れ、オンビームでの機器調整を開始した。装置は、本格的なブラッグエッジ・共鳴吸収・偏極中性子イメージング実験を実施可能とするとともに、高性能の中性子ラジオグラフィ・トモグラフィ実験環境を提供する。発表では、本装置の仕様の詳細、建設および機器開発の進捗状況について紹介するとともに、コミッショニングによる装置性能評価に関する最新の状況を報告する。

口頭

Present status of energy resolved neutron imaging system "RADEN" in J-PARC

瀬川 麻里子; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 原田 正英; 中谷 健; 大井 元貴; 佐藤 博隆*; 加美山 隆*; 横田 秀夫*; et al.

no journal, , 

Energy Resolved Neutron Imaging System (RADEN) has been constructed at beam line 22 in MLF (Materials and Life Science Experimental Facility) of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). RADEN is the first system dedicated to the pulsed neutron imaging experiments in the world. The commissioning of the instrument began from November 2014, and user operation started in April 2015. The purpose of this system is to obtain energy-resolved two or three-dimensional neutron images effectively utilizing pulsed neutron nature. By neutron resonance imaging, Bragg-edge imaging and polarization analysis, it is able to derive quantitative sample information, such as crystallographic structure, nuclide composition and magnetic fields, respectively. Therefore, this system is designed to cover the wide neutron energy range from cold to epithermal neutrons of a few tens keV with good energy resolution. And, several neutron imaging devices with high time resolution and high spatial resolution are installed to utilize the time-of-flight method. In this presentation, the current results from commissioning for the beam property and several neutron imaging devices under pulsed neutron operation is introduced. And energy selective neutron tomography for several samples and prospects of the system is presented.

口頭

J-PARCエネルギー分析型中性子イメージング装置「螺鈿」の現状

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 中谷 健; 瀬川 麻里子; 原田 正英; 廣井 孝介; Su, Y.; 相澤 一也; 林田 洋寿*; et al.

no journal, , 

世界最初のパルス中性子イメージング専用装置であるJ-PARC/MLFのエネルギー分析型中性子イメージング装置「螺鈿」は2014年11月に最初の中性子ビームを受け入れ、装置性能評価実験を開始した。この装置は、パルス中性子の飛行時間分析を利用した本格的なエネルギー分析型イメージング実験が実施可能であると同時に、日本における高性能の中性子ラジオグラフィ・トモグラフィ実験環境を提供することを目的として建設された。本発表では、これまでに実施したコミッショニング結果とデモンストレーション実験の結果について報告する。

口頭

Characterization of precipitation formed in simulated high level liquid waste

渡部 創; 高畠 容子; 岡村 信生; 渡部 雅之; 持木 幸一*; 羽倉 尚人*

no journal, , 

抽出クロマトグラフィプロセスの妨害となる、高レベル放射性廃液中で発生する沈殿物の物性評価を行うため、模擬高レベル放射性廃液中の沈殿物を採取し、PIXE及びEXAFSによる評価を行った。PIXEスペクトルを解析することによって、沈殿物の構成元素の割合を定量的に示すことに成功し、沈殿物に含まれるTeやRuの化学形態についてEXAFSの結果から考察を行った。

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