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報告書

幌延深地層研究施設における掘削影響領域の評価,1; 深度140mを対象とした試験(共同研究)

杉田 裕; 青柳 和平; 窪田 健二*; 中田 英二*; 大山 隆弘*

JAEA-Research 2018-002, 72 Pages, 2018/06

JAEA-Research-2018-002.pdf:6.16MB

放射性廃棄物を地層処分する地下深部において立坑や坑道を掘削する場合、掘削時の応力再配分により立坑や坑道の周囲に掘削影響領域が発生する。掘削影響領域における岩盤特性の変化は、放射性核種の移行挙動にも影響すると考えられることから、その領域や経時変化の把握が重要となっている。そこで、掘削影響領域の長期挙動の評価を目的として、日本原子力研究開発機構が進めている幌延深地層研究計画において、深度140mの調査坑道を対象とした原位置試験を、電力中央研究所との共同研究の一部として実施してきている。本共同研究では、坑道壁面の観察やボーリング孔を利用した各種調査(地質調査, 弾性波トモグラフィ, 比抵抗トモグラフィ, 透水試験, 水分量計測, 孔内載荷試験, 内空変位計測等)の結果を総合的に評価することにより、掘削影響領域の範囲や掘削影響領域において生じた物理変化の要因、およびその経時変化を把握した。また、掘削影響領域の評価に適用した調査法で取得された計測データを分析することにより、掘削影響領域の経時変化に係る長期データの取得に向けた課題を明らかにした。

論文

Effects of toroidal rotation shear and magnetic shear on thermal and particle transport in plasmas with electron cyclotron heating on JT-60U

吉田 麻衣子; 本多 充; 成田 絵美*; 林 伸彦; 浦野 創; 仲田 資季; 宮戸 直亮; 竹永 秀信; 井手 俊介; 鎌田 裕

Nuclear Fusion, 55(7), p.073014_1 - 073014_9, 2015/07

 被引用回数:14 パーセンタイル:58(Physics, Fluids & Plasmas)

多くのトカマク装置では電子サイクロトロン加熱(ECH)時に熱や粒子の輸送が増大することが観測されており、ITERではECHを伴う運転シナリオの開発にとって重要な課題となっている。この課題を解決するために、JT-60Uの正磁気シアHモード放電、内部輸送障壁を伴う弱磁気シア放電と負磁気シア放電において、ECH印加時に熱及び粒子輸送が増加しない条件を調査した。その結果、トロイダル回転シアが負の大きい値をとる条件では、電子サイクロトロン加熱時のイオン熱輸送の上昇が抑えられることが分かった。この条件は、イオン温度対電子温度の比や、電子加熱パワーに寄らないことを明らかにした。磁気シアが負の値をとる条件では、その値の大きさに寄らず、電子熱輸送と粒子輸送が増加しないことが分かった。これらの結果は、ITERでのECH加熱シナリオの開発や電子加熱が主体となるITER及び原型炉でのプラズマ輸送特性の予知に重要な知見を与える。

論文

Roles of argon seeding in energy confinement and pedestal structure in JT-60U

浦野 創; 仲田 資季; 相羽 信行; 久保 博孝; 本多 充; 林 伸彦; 吉田 麻衣子; 鎌田 裕; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 55(3), p.033010_1 - 033010_9, 2015/03

 被引用回数:38 パーセンタイル:89.6(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60UにおけるHモードプラズマへのアルゴン入射効果を調べた。従来のHモードでは密度の増加とともに閉じ込め性能は低下するが、アルゴン入射によって閉じ込め劣化を回避することができる。特に高密度領域ではアルゴン入射によって電子密度分布は中心ピーク型となり、周辺及びコア部の温度が上昇する。アルゴン入射時にはELM周波数が大きく低減するが、これは主プラズマ領域での放射損失の増大によりセパラトリクスを通過するパワーが減少するためである。アルゴン入射による周辺プラズマ圧力自体の増加は小さいことが分かった。

論文

Role of seed impurity for H-mode plasmas in JT-60U

浦野 創; 仲田 資季; 相羽 信行; 久保 博孝; 本多 充; 吉田 麻衣子; 林 伸彦; 鎌田 裕; JT-60チーム

Europhysics Conference Abstracts (Internet), 38F, p.P4.018_1 - P4.018_4, 2014/06

JT-60UにおけるHモードプラズマへのアルゴン入射効果を調べた。従来のHモードでは密度の増加とともに閉じ込め性能は低下するが、アルゴン入射によって閉じ込め劣化を回避することができる。特に高密度領域ではアルゴン入射によって周辺及びコア部の温度が上昇し、電子密度分布は中心ピーク型となる。アルゴン入射時にはELM周波数が大きく低減するが、これは主プラズマ領域での放射損失の増大によりセパラトリクスを通過するパワーが減少するためである。アルゴン入射による周辺プラズマ圧力自体の増加は小さいことが分かった。

論文

Temporal and spatial responses of temperature, density and rotation to electron cyclotron heating in JT-60U

吉田 麻衣子; 井手 俊介; 竹永 秀信; 本多 充; 浦野 創; 小林 貴之; 仲田 資季; 宮戸 直亮; 鎌田 裕

Nuclear Fusion, 53(8), p.083022_1 - 083022_10, 2013/07

 被引用回数:7 パーセンタイル:30.53(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60装置の閉じ込め改善モード(H-mode)のプラズマと内部障壁(ITB)を有するプラズマにおいて、電子サイクロトロン加熱(ECH)時のイオン系と電子系の応答特性と輸送について調べ、以下のことを明らかにした。ECHにより電子温度は上昇し、イオン温度は減少する。イオン温度の減少するタイムスケールは、H-modeにおいてはECH入射位置で短く、ITBプラズマにおいてはITBの形成位置で短い。ECHのパワーが増加すると、イオンの熱輸送係数と電子の熱輸送係数はともに増加する。電子密度がピークしている場合に、ECHによる電子密度の減少が起こる。トロイダル回転速度は、ECHを入射すると零回転からプラズマ電流とは逆方向に変化する特性を持つ(ECHによる自発回転の存在)。この回転の変化は、イオン温度の減少や電子温度の上昇のタイムスケールより2倍以上長い。ECH入射付近では、トロイダル回転速度の変化と電子温度の変化は相関しているのに対して、トロイダル回転が変化する半径位置は電子温度やイオン温度が変化する位置より広い。

論文

A Direct measurement for LDL-cholesterol increases hypercholesterolemia prevalence; Comparison with Friedewald calculation

亀崎 文彦; 園田 信成*; 中田 靖*; 尾辻 豊*

Journal of UOEH, 32(3), p.211 - 220, 2010/09

Direct measurement by homogenous assays has recently been applied to measuring low-density lipoprotein-cholesterol (LDL-C) and has replaced the Friedewald calculation in Japan, but it remains unclear how direct measurement compares with the Friedewald calculation in evaluating hypercholesterolemia. The aim of this study was to determine the effect of the two methods on the diagnosis of hypercholesterolemia. In a total of 1,655 workers from our institution, we investigated the LDL-C levels by the direct and Friedewald methods. Direct LDL-C showed a significantly positive correlation with Friedewald LDL-C (R$$^{2}$$=0.975, P$$<$$0.0001). On the other hand, the mean direct LDL-C was 5.9 mg/dl higher than mean Friedewald LDL-C (126.7$$pm$$30.6 mg/dl vs. 120.8$$pm$$30.5 mg/dl, P$$<$$0.0001), and direct LDL-C was higher in 89.1% of the study population. The frequency of study subjects diagnosed with hypercholesterolemia, defined as LDL-C $$geq$$140 mg/dl, was significantly higher in the direct measurement than in the Friedewald calculation (31.7% vs. 25.1%, P$$<$$0.0001). In conclusion, we demonstrated that the direct measurement showed a higher rate of hypercholesterolemia prevalence than the Friedewald calculation indicated. This result suggests that we have to give careful consideration to the method for measuring LDL-C in the clinical diagnosis and management decisions of hypercholesterolemia.

論文

Tensile property evaluation by stress and strain analyses of small punch test specimen using finite element method

中田 隼矢; 駒崎 慎一*; 幸野 豊*; 谷川 博康

Metallurgical Journal, LXIII(Sp.), p.146 - 150, 2010/08

スモールパンチ試験は微小試験片試験技術の一つであるスモールパンチ(SP)試験について、Ramberg-Osgood則を用いて有限要素解析(FEA)モデルを構築し、SP試験から引張特性を推定することを試みた。その結果、試験片のネッキングが顕著化する領域までではあるが、FEAによって実験にて得られたSP曲線を再現できた。SP試験片で相当塑性ひずみが最も大きくなる箇所のMises相当応力とRamberg-Osgood則による全ひずみの関係が、引張試験によって計測された真応力-真ひずみ線図とよく一致することを見いだし、0.2%耐力,引張強度,均一伸びを評価することが可能となった。

報告書

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全性の評価; 地層処分システムの不確かさに対する確率論的解析手法の試適用(受託研究)

武田 聖司; 山口 徹治; 長澤 寛和; 渡邊 正敏; 関岡 靖司; 神崎 裕; 佐々木 利久; 落合 透; 宗像 雅広; 田中 忠夫; et al.

JAEA-Research 2009-034, 239 Pages, 2009/11

JAEA-Research-2009-034.pdf:33.52MB

地層処分の安全評価では、安全性を評価すべき時間枠が極めて長く、また、評価すべき処分システムの空間スケールが数km以上にわたることによる不確かさの把握が重要である。こうした処分システムの時間的及び空間的広がりに起因した不確かさは、その成因に着目すると、処分システムの構成要素(材料)の本質的な不均質性,構成要素で発生する現象の理解不足や予測の不確かさ,測定手法や工学技術の不完全さなどが考えられる。これらの不確かさは、研究開発の進展によりある程度低減あるいは定量化が可能である。本評価では、これらの不確かさを考慮して、高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全性に関し、決定論的手法及びモンテカルロ法に基づいた確率論的手法を用いた解析を行った。おもに、人工バリアにかかわるシナリオ,モデル及びパラメータの不確かさが被ばく線量評価に与える影響を推定する方法を示し、その不確かさ影響解析を実施するとともに、得られた解析結果から今後も研究課題とすべき重要なモデルやパラメータを抽出した。

論文

低放射化フェライト鋼のクリープ特性評価

中田 隼矢; 谷川 博康; 芝 清之; 駒崎 慎一*; 藤原 幹夫*; 幸野 豊*; 香山 晃*

日本金属学会誌, 71(2), p.239 - 243, 2007/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:33.32(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

本研究では、靱性の改善などを目的に製作されたF82H mod3について、靱性改善などの処理がクリープ強度へ及ぼす影響について検討を行った。F82H mod3のクリープ試験を行った結果、F82H IEA-heatと比べ、高応力短時間側の試験結果では著しい強度低下が認められた。これは、低放射化と高純度化の観点から窒素量を減じた(mod3:0.0014%, IEA-heat:0.0060%)ことが要因として考えられる。一方で、負荷応力を下げると破断時間が大幅に長時間側にシフトする傾向が確認された。この結果より、長時間側では両鋼の強度差はほとんどなくなるものと考えられる。両鋼の析出物を抽出残差法によって解析した結果、IEA-heatでは高温域の試験後に析出物が減少しているものの、mod3では析出物の量はほとんど変わらなかったことが確認された。これら、析出物とクリープ特性の関係について検討を行った。

論文

SP試験法による低放射化フェライト鋼の高温引張特性評価

中田 隼矢; 駒崎 慎一*; 中島 基樹*; 幸野 豊*; 谷川 博康; 芝 清之; 香山 晃*

日本金属学会誌, 70(8), p.642 - 645, 2006/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:34.22(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

スモールパンチ(SP)試験では、これまで原子力材料の分野で延性脆性遷移温度(DBTT)や靱性の評価などが行われてきた。われわれの研究で、SP試験を改良したSPクリープ試験によって、核融合炉構造材料である低放射化フェライト鋼F82H及びJLF-1の非照射環境でのクリープ特性を評価できることを報告している。今回、SPクリープ試験と同様にF82H及びJLF-1について、非照射環境にて室温と高温域(823$$sim$$923K)でSP試験を行った結果、標準の高温引張試験結果と良好な相関関係が成立っていることを新たに明らかにした。両試験結果の間には、次のような関係式、${it $sigma$$_{y}$}$=1.5${it F$_{y}$}$+96, ${it $sigma$$_{B}$}$=0.37${it F$_{max}$}$+85が成立つことがわかった。ここで、${it F$_{y}$}$${it F$_{max}$}$はそれぞれSP試験にて局部変形が開始する荷重とその最大荷重である。また${it $sigma$$_{y}$}$${it $sigma$$_{max}$}$は引張試験により得られた降伏強度と引張強度である。これらの関係には、鋼種及び温度の明瞭な依存性は認められなかった。以上の結果より、SP試験法によってこれまで報告されてきた靱性やクリープ特性だけではなく、高温引張強度も評価できることがわかった。

報告書

独立行政法人等研究開発機関基幹業務システム構築に関する考察

阿部 真也*; 仲田 裕; 飯塚 知章; 山岸 耕二郎*

JAERI-Tech 2003-077, 233 Pages, 2003/10

JAERI-Tech-2003-077.pdf:15.07MB

わが国においては、経済の成熟化,市場の国際化等々の状況に適切に対応できるよう、地方分権化の推進,民間活動領域の拡大等の観点から行政改革が進められている。その一環として原研とサイクル機構は統合して独立行政法人となることとなった。独立行政法人制度には、効率的で透明性の高い組織・運営の実現を図るねらいがこめられている。本考察は、新法人が事務処理の効率化のみならず、情報公開に対応し、研究活動を効果的に支援できる財務・会計処理を行う基幹業務システムを構築することに資することを目的としている。

報告書

電子証明と認証局を考慮した申請・届出システム構築に関する考察

阿部 真也; 仲田 裕; 飯塚 知章; 山岸 耕二郎*

JAERI-Tech 2002-072, 142 Pages, 2002/10

JAERI-Tech-2002-072.pdf:17.05MB

国の電子政府化政策を原研で推進するにあたり、国の計画,社会,各省庁の取り組み,諸外国並びに民間企業の取り組みなどを調査した。次に原研における申請・届出システムを国の推進する電子証明と認証局に基づき構築する方策の検討を行った。本報告書は、これらを纏めたものである。

口頭

N添加量が及ぼす低放射化フェライト鋼のクリープ特性への影響

中田 隼矢; 谷川 博康; 駒崎 慎一*; 幸野 豊*

no journal, , 

低放射化フェライト鋼では、低誘導放射化の観点から窒素の減量が計られているが、製鋼性の向上や高温強度向上の観点からは、ある程度の窒素添加が望ましい。Fe-8.5Cr-2W-0.2V-0.08TaをベースにN量を調整した鋼、N1(N:100ppm), N2(N:250ppm), N3(N:500ppm)を作成し、クリープ特性に及ぼす窒素量依存性の検討を行った。その結果、高応力域では窒素添加量の増加に伴ってクリープ強度が明らかに増加したが、低応力域では鋼種間の明瞭な強度差は確認できなかった。破断後の試験片を分析した結果、低温・高応力域の試験では、窒素添加量が多い方が、破断後の試験片の硬さや鋼中の微細な析出物が維持されていることを確認した。よって、応力負荷下の析出物の安定性の違いが軟化傾向に差をもたらし、結果的にクリープ特性に差が生じたと考えられる。

口頭

低放射化フェライト鋼F82Hの溶接強度特性評価

中田 隼矢; 谷川 博康; 安堂 正己; 駒崎 慎一*; 幸野 豊*

no journal, , 

F82HはITER$$cdot$$TBMの構造材料であるが、TBMの製造にあたっては、部材同士が溶接によって接合されるため、溶接接合部の強度特性を把握することが重要である。本研究では、これまで未評価であったTIG溶接、及び電子ビーム溶接によって接合された、溶接継手材のクリープ特性について評価を行った。その結果、高応力域では母材と比べて溶接継手材の破断時間は4割強まで低下したが、低応力域では6$$sim$$7割程度の低下に留まっていた。また、TIG及び電子ビーム溶接継手材の明瞭な強度差は確認されなかった。本試験条件下では、溶接の際の熱影響部における脆性的な破壊は観察されなかった。

口頭

Microstructure evolution in pressurized creep tube specimens of neutron-irradiated ferritic/martensitic steels

安堂 正己; 谷川 博康; Li, M.*; 中田 隼矢; Stoller, R.*; 幸野 豊*

no journal, , 

本研究では、照射下クリープ測定済の試験片について、そのクリープ機構を明らかにするために、ミクロ組織観察及びレプリカ観察を行った。供試材料はF82H及びJLF-1であり、HFIRにて573及び773Kにて中性子照射されたクリープチューブ片の中央を切出したものを用いた。これらの材料について、FIB装置によるミクロ組織観察用試験片・レプリカサンプルを作成した。573K,5dpa材(フープ応力400MPa)のレプリカ像の結果より、析出物が旧オーステナイト粒界に沿う傾向にあること、またこれまでの573K照射材で確認されている微細な球状の析出物がクリープ試験後材でも観察された。

口頭

低放射化フェライト鋼のクリープ特性に及ぼす析出物挙動の検討

中田 隼矢; 谷川 博康; 芝 清之; 駒崎 慎一*; 幸野 豊*; 香山 晃*

no journal, , 

低放射化フェライト鋼は、クリープ特性に優れるボイラー用9Cr鋼をベースに設計がされているが、低誘導放射化の観点からクリープ特性向上に寄与するMoやNbを添加することができない。そのため、代替えとしてWとTaを添加することによって、一般の9Cr系耐熱鋼と同等のクリープ特性を実現している。ラウンドロビン試験に供されたF82H IEAヒートでは、TaX(X:C or N)が鋼中に析出していないにもかかわらず、低放射化フェライト鋼のなかでも高いクリープ特性を有している。一方で、靱性向上と誘導放射能の低減を目的に作成されたF82H mod3では、鋼中にTaC析出物の存在が確認されており、高応力・短時間のクリープ特性はF82H IEAヒートらと比べて大きく劣るものの、低応力・長時間のクリープ特性は他鋼に迫るクリープ特性を示すことがわかっている。本研究では、低放射化フェライト鋼のクリープ特性と微細組織の関係について、特に析出物挙動に注目をして検討を行った。

口頭

Evaluation of mechanical properties of weldments for reduced activation ferritic/martensitic steel

中田 隼矢; 谷川 博康; 安堂 正己; 駒崎 慎一*; 幸野 豊*

no journal, , 

国際熱核融合実験炉(ITER)のテストブランケットモジュール(TBM)の製作では、構造材料である低放射化フェライト鋼F82Hを溶接によって接合することから、接合部の強度特性を把握することが重要となる。しかし、接合部のクリープ特性については、これまでほとんど評価がされておらず、早急な評価が求められている。そこで本研究では、溶接接合部の強度特性の評価を目的として、非照射下環境における溶接接合部のクリープ特性評価を行った。溶接法はTIG溶接と電子ビーム溶接を用い、試験片平行部に溶接金属,熱影響部及び母材を含むような溶接継手材と母材部から試験片を採取し、773$$sim$$873K, 150$$sim$$260MPaにて試験を実施した。その結果、破断時間が約100$$sim$$1000時間の範囲においては、高応力域での溶接継手の破断時間は母材と比べて40%程度まで減少したが、低応力域では60$$sim$$70%程度の寿命低下に留まる結果となった。HAZの細粒域にて脆性的な破壊が生じるType IV破壊は本実験の範囲では生じないことを確認した。

口頭

Creep and fatigue properties of reduced activation ferritic steels

谷川 博康; 中田 隼矢*; Kim, D.-H.*; 安堂 正己; 芝 清之; 廣瀬 貴規; 駒崎 慎一*; 幸野 豊*; 香山 晃*

no journal, , 

放射化フェライト鋼は25年近く欧州,米国、及び日本で開発が進められてきた材料であり、フェライト/マルテンサイト系耐熱鋼(例えばMod 9Cr-1Mo鋼:T91)の組成を元に、添加元素のMoやNbをW, Ta等で置き換えることで誘導放射能の低減を狙い、さらなる特性の改善が行われてきた材料である。日本において開発された低放射化フェライト鋼としては、F82H鋼(Fe-8Cr-2W-V,Ta)が代表的なものであり、世界をリードする立場にある。特にF82Hは、非照射環境下における総合的性能(基本強度特性,部材製作性,溶接性)についての基礎的開発がほぼ完了しており、これまで5トンレベルの大型溶解材が4度溶製され、その溶接材とともに、IEAラウンドロビン試験に供され、現段階において世界で最もデータベースが充実した低放射化フェライト鋼となっている。本報告では、F82Hの母材及び溶接部のクリープ及び疲労特性をまとめ、かつブラケット設計課題について示す。

口頭

幌延深地層研究センター140m東側調査坑道でのEdZ調査

中田 英二*; 杉田 裕

no journal, , 

幌延深地層研究センターの地下施設において実施している電力中央研究所との共同研究の一つである坑道の掘削に伴い発生する緩み領域を対象とした調査研究について報告する。140m東側調査坑道において調査坑道に平行となるボーリング孔,坑道壁面から鉛直に岩盤に掘削したボーリング孔,東立坑に向かうボーリング孔の合計11本のボーリング孔についてコア調査,ガス分布調査を実施した。コア観察の結果からは、NE-SW系の割れ目が卓越するもののその連続性は乏しく、透水性に影響を与えるような開口割れ目は認められなかった。掘削により形成された割れ目は、横坑周辺では10cm程度であった。

口頭

有限要素法を用いたスモールパンチ試験片の応力・ひずみ解析による引張特性評価

中田 隼矢; 駒崎 慎一*; 幸野 豊*; 谷川 博康

no journal, , 

スモールパンチ(SP)試験は代表的な微小試験片試験技術の一つであり、試験片サイズが小さく、試験法が簡便であるなどの利点を有している。しかし、試験片の変形が不均一であるため、応力やひずみを算出することは難しい。従来、SP試験と引張試験結果の経験的な相関関係から、SP試験結果より引張特性を推定することが試みられてきた。しかし、その評価精度は決して高くなく、評価材料ごとに両試験結果を対応づける手法は実用的ではなかった。本研究では、有限要素解析(FEA)によってSP試験の応力・ひずみ解析を実施し、SP試験とFEAを併用した引張特性評価を試みた。その結果、FEAにおいて、SP試験片の最も相当塑性ひずみが高い箇所のMisesの相当応力とRamberg-Osgood則によって定義される全ひずみが、引張試験によって得られる真応力-真ひずみ線図をひずみ0.15程度までよく再現できることを明らかにした。また、本手法を低放射化フェライト鋼F82Hの電子ビーム溶接材に適用することによって、従来評価することが困難だった母材,溶融部,熱影響細粒域,熱影響粗粒域,焼戻し熱影響部の引張特性を推定することが可能になった。

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