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論文

Chemical trapping of Sr vapor species by Zircaloy cladding under a specific chemical condition

Mohamad, A.*; 中島 邦久; 鈴木 恵理子; 三輪 周平; 逢坂 正彦; 大石 佑治*; 牟田 浩明*; 黒崎 健*

Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR 2019) (Internet), 4 Pages, 2019/05

福島原子力発電所事故では、炉心への海水注入により揮発性のSrCl$$_{2}$$が生成し、不揮発性グループに分類されていたSrが、燃料から放出され、ステンレス鋼やジルカロイ(Zry)のような原子炉構造材と化学反応を引き起こした可能性がある。そして、このような反応は、炉内のSr分布に変化をもたらすと考えられたため、SrとZryとの化学反応に関する実験を行った。その結果、燃料からの放出直後にSr蒸気が化学的にジルカロイ被覆管にトラップされ、デブリの酸化物相中に優先的に保持される可能性のあることが分かった。

論文

CeO$$_{2}$$を母材とするCsI含有模擬燃料の作製と性状評価

高松 佑気*; 石井 大翔*; 大石 佑治*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*; 鈴木 恵理子; 中島 邦久; 三輪 周平; 逢坂 正彦; 黒崎 健*

日本原子力学会和文論文誌, 17(3/4), p.106 - 110, 2018/12

揮発性核分裂生成物(FP)であるセシウム(Cs)の燃料中の物理化学状態や燃料からの放出挙動を評価するために必要なCs含有模擬燃料の調製技術を確立することを目的として、放電プラズマ焼結(SPS)法を用いてウランの模擬物質であるセリウム化合物(CeO$$_{2}$$)にヨウ化セシウム(CsI)を含有させた模擬燃料の作製試験を実施した。SPSの条件を最適化することで、CsIが直径数マイクロメートルの球状析出物としてCeO$$_{2}$$母相内に分散する焼結体が得られ、Cs及びIを含有する模擬燃料の調製に成功した。

論文

Effect of hydrogenation conditions on the microstructure and mechanical properties of zirconium hydride

牟田 浩明*; 西金 遼二*; 安藤 祐介*; 松永 純治*; 坂本 寛*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 大石 佑治*; 黒崎 健*; 山中 伸介*

Journal of Nuclear Materials, 500, p.145 - 152, 2018/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:38.14(Materials Science, Multidisciplinary)

Precipitation of brittle zirconium hydrides deteriorate the fracture toughness of the fuel cladding tubes of light water reactor. In the present study, to elucidate relationship between mechanical properties and microstructure, two $$delta$$ -phase zirconium hydrides and one $$varepsilon$$-phase zirconium hydride were carefully fabricated considering volume changes at the metal-to-hydride transformation. The $$delta$$-hydride that was fabricated from $$alpha$$-zirconium exhibits numerous inner cracks due to the large volume change. Analyses of the neutron diffraction pattern and electron backscatter diffraction (EBSD) data show that the sample displays significant stacking faults in the ${111}$ plane and in the pseudo-layered microstructure. On the other hand, the $$delta$$-hydride sample fabricated from $$beta$$-zirconium at a higher temperature displays equiaxed grains and no cracks.

論文

Thermophysical properties of americium-containing barium plutonate

田中 康介; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 黒崎 健*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(10), p.1285 - 1289, 2015/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.76(Nuclear Science & Technology)

BaPu$$_{0.91}$$Am$$_{0.09}$$)O$$_{3}$$を調製し、ペロブスカイト型結晶構造を確認するとともに、音速測定により弾性率及びデバイ温度を求めた。また、熱伝導率を評価し、マトリクスと比較してきわめて小さい値を示すことがわかった。熱伝導率とデバイ温度の関係から、Ba系ペロブスカイト化合物の熱伝導率は原子間結合力の大きさで説明できることを明らかにした。

論文

Thermophysical properties of BaUO$$_{4}$$

田中 康介; 徳島 ニ之*; 黒崎 健*; 大石 佑治*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*

Journal of Nuclear Materials, 443(1-3), p.218 - 221, 2013/11

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

BaUO$$_{4}$$の単相試料を調製し、熱膨張係数,弾性定数,熱伝導率,デバイ温度を評価した。

論文

Thermophysical properties of perovskite type alkaline-earth metals and plutonium complex oxides

田中 康介; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 黒崎 健*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*

Journal of Nuclear Materials, 422(1-3), p.163 - 166, 2012/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:37.16(Materials Science, Multidisciplinary)

SrPuO$$_{3}$$を調製し、結晶構造を確認するとともに、音速測定により弾性率及びデバイ温度を求めた。また、熱伝導率を評価し、マトリクスと比較してきわめて小さい値を示すことがわかった。

論文

Preparation and characterization of the simulated burnup americium; Containing uranium-plutonium mixed oxide fuel

田中 康介; 逢坂 正彦; 三輪 周平; 廣沢 孝志; 黒崎 健*; 牟田 浩明*; 宇埜 正美*; 山中 伸介*

Journal of Nuclear Materials, 420(1-3), p.207 - 212, 2012/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:48.35(Materials Science, Multidisciplinary)

模擬低除染酸化物燃料を調製し、相状態評価及び弾性率,融点測定を実施し、低除染酸化物燃料の高燃焼度領域での特性を評価した。

論文

Actinide-handling experience for training and education of future expert under J-ACTINET

逢坂 正彦; 小無 健司*; 林 博和; Li, D.*; 本間 佳哉*; 山村 朝雄*; 佐藤 勇; 三輪 周平; 関本 俊*; 窪田 卓見*; et al.

Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 5 Pages, 2011/12

将来アクチノイド研究・技術に従事することが期待される若手に向けたJ-ACTINET主催のサマースクールが成功裏に開催された。第1回のサマースクールは2009年8月茨城地区で開催され、2010年8月関西地区での開催が続いた。アクチノイド研究の入門コースとして、大学・大学院学生並びに若手研究者・エンジニアを対象として、実際のアクチノイド体験を主眼とした。3$$sim$$4日の短期間のスクールでアクチノイドの体験を行い、アクチノイドへの興味を引き出すために多くの努力が払われた。茨城地区でのサマースクールにおいてはアクチノイド取扱いの模擬体験が、また、関西地区でのサマースクールにおいては実際のアクチノイドを用いた実験が好評を博した。今後J-ACTINETサマースクールを毎年開催していく予定である。

論文

Thermal conductivity of BaPuO$$_{3}$$ at temperatures from 300 to 1500 K

田中 康介; 佐藤 勇; 廣沢 孝志; 黒崎 健*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*

Journal of Nuclear Materials, 414(2), p.316 - 319, 2011/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:27.41(Materials Science, Multidisciplinary)

粉末冶金手法によりBaPuO$$_{3}$$を調製し、熱伝導率を測定した。その結果、これまでに報告されているBaUO$$_{3}$$とほぼ同じレベルの熱伝導率を有し、その温度依存性も類似傾向を示すことがわかった。

論文

Effect of americium and simulated fission products addition on oxygen potential of uranium-plutonium mixed oxide fuels

田中 康介; 逢坂 正彦; 黒崎 健*; 牟田 浩明*; 宇埜 正美*; 山中 伸介*

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1215, p.95 - 100, 2010/10

MOX燃料にAm及びFPを添加した模擬低除染MOX試料を従来の粉末冶金技術を用いて調製し、TG-DTAにより酸素ポテンシャルを測定した。その結果、低除染MOX燃料はFPを含まない燃料よりもわずかに酸素ポテンシャルが上昇することがわかった。また、燃焼度の進展とともに酸素ポテンシャルが上昇することを確認した。

論文

Thermal conductivities of Cs-$$M$$-O ($$M$$ = Mo or U) ternary compounds

徳島 ニ之*; 田中 康介; 黒崎 健*; 儀間 大充*; 牟田 浩明*; 宇埜 正美*; 山中 伸介*

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1215, p.151 - 156, 2010/10

ホットプレス及び放電プラズマ焼結(SPS)により製造したCs$$_{2}$$MoO$$_{4}$$及びCs$$_{2}$$UO$$_{4}$$の熱伝導率を測定した。その結果、これらの熱伝導率はUO$$_{2}$$及びMOX燃料に比べ低い値となることがわかった。

論文

Chemical states of fission products and actinides in irradiated oxide fuels analyzed by thermodynamic calculation and post-irradiation examination

黒崎 健*; 田中 康介; 逢坂 正彦; 大石 佑治*; 牟田 浩明*; 宇埜 正美*; 山中 伸介*

Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2010/10

照射中の燃料挙動に重要となる燃料の化学形を熱力学計算と照射後試験により評価した。

口頭

Molecular dynamics simulations of MOX fuels containing minor actinides (MA: Np, Am)

片山 将仁*; 安達 淳*; 黒崎 健*; 逢坂 正彦; 三輪 周平; 田中 健哉; 牟田 浩明*; 宇埜 正美*; 山中 伸介*

no journal, , 

MA含有MOX燃料の熱物理的特性を分子動力学法を用いて評価した。U, Pu, Np及びAm二酸化物に関するポテンシャルパラメータを用いて、MAを最大15%含有する燃料の熱伝導度を計算したところ、その影響は小さいことがわかった。

口頭

MAリサイクルのための燃料挙動評価に関する共通基盤技術開発,5; 模擬MA含有燃料の熱物性評価

宇埜 正美*; 牟田 浩明*; 荒井 康夫; 赤堀 光雄

no journal, , 

マトリックスをMoとし、粒径が異なる2種類のCeO$$_{2}$$を20及び40vol%含有する模擬サーメット燃料をSPS(スパークプラズマ焼結法)で作成した。真空中、室温から1500Kの温度範囲でレーザーフラッシュ法により測定した熱拡散率とMo及びCeO$$_{2}$$の比熱を加重平均して得られた比熱により、熱伝導度を求めた。また、ホットディスク法により、室温,空気中での熱伝導度を測定した。さらに、Mo及びCeO$$_{2}$$の熱伝導度と二次元の有限要素法により、2相系の熱伝導度を評価した。いずれの方法による実験結果においても、CeO$$_{2}$$の粒径による模擬サーメット燃料の熱伝導度の差は認められなかった。

口頭

低除染酸化物燃料サイクルの成立を指向した多元系燃料の物性研究,4; 模擬低除染酸化物燃料の調製と物性測定

田中 康介; 逢坂 正彦; 三輪 周平; 廣沢 孝志; 黒崎 健*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*; 宇埜 正美*

no journal, , 

「低除染酸化物燃料サイクルの成立を指向した多元系燃料の物性研究」の一環として、マイナーアクチニド(MA)を含有する実燃料に模擬核分裂生成物(FP)元素を添加した試料において、相状態評価及び物性測定を実施した。

口頭

MAリサイクルのための燃料挙動評価に関する共通基盤技術開発,6; 平成20年度の進捗概要

荒井 康夫; 赤堀 光雄; 芹澤 弘幸; 高阪 裕二*; 宇埜 正美*; 牟田 浩明*

no journal, , 

マイナーアクチノイド(MA)のリサイクルを実現するためには、現在の軽水炉燃料サイクル技術からは外挿できない燃料技術が必要であり、MA含有燃料に特有な燃料挙動を理解し、制御することが不可欠である。特にMA含有燃料の照射中及び保管中に生成量が増加するHeの挙動、並びにAm及びCmの含有が酸化物燃料の特性に与える影響についてはこれまで十分に把握されていない。これらの観点から平成19年度から3年計画で開始した、文部科学省の原子力システム研究開発事業「MAリサイクルのための燃料挙動評価に関する共通基盤技術開発」における平成20年度の進捗概要について紹介する。

口頭

MAリサイクルのための燃料挙動評価に関する共通基盤技術開発,12; 有限要素法を用いた模擬サーメット,サーサー燃料の熱伝導度評価

宇埜 正美*; 牟田 浩明*; 荒井 康夫; 赤堀 光雄

no journal, , 

模擬燃料粒子をCeO$$_{2}$$、マトリックスをMoとした模擬サーメット燃料、並びに模擬燃料粒子をCeO$$_{2}$$、マトリックスをMgOとした模擬サーサー燃料を、スパークプラズマ焼結法を用いて調製し、レーザーフラッシュ法で測定した熱拡散率と文献値を加重平均して求めた比熱から、これらの熱伝導度を算出した。この値と、CeO$$_{2}$$, Mo及びMgOの熱伝導度の文献値と二次元の有限要素法解析から評価した二相系の熱伝導度を比較,検討した。実験値と有限要素法による解析値の熱伝導度の温度依存性に差がみとめられたが、燃料粒子の含有量が多くなると生じやすくなるクラックの影響を考慮し、熱伝達の効果を入れた有限要素法解析を行ったところ、実験値との整合性に改善が見られた。

口頭

低除染酸化物燃料サイクルの成立を指向した多元系燃料の物性研究,3; 高燃焼度低除染酸化物燃料の熱伝導率解析

黒崎 健*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*; 宇埜 正美*; 田中 康介; 逢坂 正彦

no journal, , 

「低除染酸化物燃料サイクルの成立を指向した多元系燃料の物性研究」の一環として、高燃焼度を摸擬した低除染酸化物燃料の熱伝導率を有限要素法により解析した。

口頭

高燃焼度MA含有MOX燃料における核分裂生成物化学形の予測評価

田中 康介; 逢坂 正彦; 黒崎 健*; 徳島 ニ之*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*; 宇埜 正美*

no journal, , 

高速炉の実用化段階における燃料形態の最有力候補と位置づけられているMA含有MOX燃料において、燃焼計算によるFP生成量,化学熱力学的手法を用いた燃焼に伴う酸素ポテンシャル変化及びこれらを用いた化学平衡計算を実施することにより、照射初期から高燃焼度領域までに生成するFPの化学形について予測評価を実施した。

口頭

MAリサイクルのための燃料挙動評価に関する共通基盤技術開発,14; 平成21年度の進捗概要と3年間のまとめ

荒井 康夫; 赤堀 光雄; 芹澤 弘幸; 高阪 裕二*; 牟田 浩明*

no journal, , 

文部科学省の原子力システム研究開発事業「MAリサイクルのための燃料挙動評価に関する共通基盤技術開発」の平成21年度(3年計画の最終年度)の進捗概要と3年間に得られた成果のまとめを紹介する。本研究では、MA含有燃料に特有な燃料挙動を理解し制御するために不可欠な、照射中及び保管中に生成するHeの挙動、並びにAm及びCmの含有が酸化物燃料の特性に与える影響について、実験及び計算科学的手法を用いて調べた。

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