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論文

Energy-resolved small-angle neutron scattering from steel

大場 洋次郎*; 諸岡 聡; 大石 一城*; 鈴木 淳市*; 高田 慎一; 佐藤 信浩*; 井上 倫太郎*; 土山 聡宏*; Gilbert, E. P.*; 杉山 正明*

Journal of Applied Crystallography, 50(2), p.334 - 339, 2017/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:26.99(Chemistry, Multidisciplinary)

Recent progress of pulsed neutron sources has enabled energy-resolved analysis of neutron attenuation spectra, which include information on neutron scattering. In this study, a new analysis technique for small-angle neutron scattering (SANS) is demonstrated. A clear difference is observed in the neutron attenuation spectra between steels with different nanostructures; this difference can be understood as arising from attenuation due to SANS. The neutron attenuation spectra, calculated from the corresponding SANS profiles, agree well with the experimentally observed attenuation spectra. This result indicates that measurement of neutron attenuation spectra may enable the development of a novel experimental technique, i.e. energy-resolved SANS (ESANS).

論文

Characterization of microstructure using Bragg edge and energy-resolved small-angle neutron scattering

大場 洋次郎; 諸岡 聡; 大石 一城*; 鈴木 淳市*; 土山 聡宏*; Gilbert, E. P.*

Proceedings of 5th International Symposium on Steel Science (ISSS 2017), p.151 - 154, 2017/00

中性子散乱は鉄鋼中のミクロ組織の定量評価に適した実験手法であり、鉄鋼研究分野での活用が進んできている。特に、中性子回折法は鉄鋼母相の格子ひずみや結晶集合組織等の解析に利用され、中性子小角散乱法は析出物や介在物等の第二相の解析に利用されている。鉄鋼の力学特性には母相と第二相の両方が密接に関わっていることから、鉄鋼のミクロ組織と特性の関係を明らかにするためには、回折と小角散乱の両方を測定し、両者から得られる情報を合わせて総合的に考える必要がある。近年、J-PARC等の新しいパルス中性子源が稼働し、ブラッグエッジ解析やエネルギー分析型中性子小角散乱法等の新しい中性子散乱測定手法が利用可能になったことで、実験のフレキシビリティが向上し、回折と小角散乱を同時に測定しやすい環境が整ってきた。そこで、これらを活用した回折と小角散乱の同時測定について、鉄鋼材料への適用例を基に議論する。

論文

Magnetic scattering in the simultaneous measurement of small-angle neutron scattering and Bragg edge transmission from steel

大場 洋次郎*; 諸岡 聡; 大石 一城*; 佐藤 信浩*; 井上 倫太郎*; 足立 望*; 鈴木 淳市*; 土山 聡宏*; Gilbert, E. P.*; 杉山 正明*

Journal of Applied Crystallography, 49(5), p.1659 - 1664, 2016/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:63.8(Chemistry, Multidisciplinary)

Pulsed neutron sources enable the simultaneous measurement of small-angle neutron scattering (SANS) and Bragg edge transmission. This simultaneous measurement is useful for microstructural characterization in steel. Since most steels are ferromagnetic, magnetic scattering contributions should be considered in both SANS and Bragg edge transmission analyses. An expression for the magnetic scattering contribution to Bragg edge transmission analysis has been derived. The analysis using this expression was applied to Cu steel. The ferrite crystallite size estimated from this Bragg edge transmission analysis with the magnetic scattering contribution was larger than that estimated using conventional expressions. This result indicates that magnetic scattering has to be taken into account for quantitative Bragg edge transmission analysis. In the SANS analysis, the ratio of magnetic to nuclear scattering contributions revealed that the precipitates consist of body-centered cubic Cu$$_{0.7}$$Fe$$_{0.3}$$ and pure Cu, which probably has 9R structure including elastic strain and vacancies. These results show that effective use of the magnetic scattering contribution allows detailed analyses of steel microstructure.

論文

Synthesis, structural transformation, thermal stability, valence state, and magnetic and electronic properties of PbNiO$$_{3}$$ with perovskite- and LiNbO$$_{3}$$-type structures

稲熊 宜之*; 田中 樹恵*; 土谷 武史*; 森 大輔*; 勝又 哲裕*; 大場 友則*; 開 康一*; 高橋 利宏*; 齋藤 寛之

Journal of the American Chemical Society, 133(42), p.16920 - 16929, 2011/09

 被引用回数:75 パーセンタイル:86.04(Chemistry, Multidisciplinary)

We synthesized two high-pressure polymorphs PbNiO$$_{3}$$ with different structures, a perovskite-type and a LiNbO$$_{3}$$-type structure, and investigated their formation behavior, detailed structure, structural transformation, thermal stability, valence state of cations, and magnetic and electronic properties. A perovskite-type PbNiO$$_{3}$$ synthesized at 800$$^{circ}$$C under a pressure of 3 GPa crystallizes as an orthorhombic GdFeO$$_{3}$$-type structure with a space group Pnma. The reaction under high pressure was monitored by an in situ energy dispersive X-ray diffraction experiment, which revealed that a perovskit-type phase was formed even at 400$$^{circ}$$C under 3 GPa.

報告書

超音波式伝熱管肉厚測定装置の開発(受託研究)

大場 敏弘; 末次 秀彦*; 矢野 昌也*; 加藤 千明; 柳原 隆夫

JAERI-Tech 2002-082, 47 Pages, 2003/01

JAERI-Tech-2002-082.pdf:1.87MB

日本原子力研究所では、文部科学省からの受託研究として「再処理施設新材料耐食安全性実証試験」を実施した。この試験においては、六ヶ所再処理施設の主要機器の一つである酸回収蒸発缶の小型モックアップ試験体を用いた実証試験を進めて来た。この実証試験では、モックアップ試験体構造の一部である伝熱管の伝熱面腐食に対する内表面の腐食減肉の状態を知るために、伝熱管の肉厚を非破壊で高精度に測定できる超音波水浸法を利用した肉厚測定装置の開発を行った。本装置は、小型モックアップ試験体の加熱部を架台に据え付け、その架台の上部に配置した超音波探触子駆動装置と一体をなす、サンプリングアセンブリの先端に取り付けた超音波探触子をサンプリングアセンブリごと伝熱管内に挿入し、これらを自動または手動によって軸方向上下移動及び周方向旋回を制御し、伝熱管の各測定部の肉厚を連続的に測定して、データレコーダ等に収録する装置である。開発した装置で得られた肉厚測定結果は、伝熱管を短冊に輪切りにして光学系の読み取り顕微鏡で測定した肉厚と非常に良い一致を示し、本装置の測定精度の高いことが確認できた。報告書は本装置の仕様及び性能等についてまとめたものである。

報告書

IASCC研究用飽和温度キャプセルの製作

石川 和義; 菊地 泰二; 磯崎 太*; 井上 広己; 大場 敏弘; 松井 義典; 齋藤 隆; 中野 純一; 辻 宏和

JAERI-Tech 2002-061, 69 Pages, 2002/08

JAERI-Tech-2002-061.pdf:12.21MB

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)に関する研究は、軽水炉の高経年化対策にかかわる重要課題であり、その現象を解明するためには、照射,環境,応力の複合作用における発生機構を明らかにする必要がある。このような状況から、IASCC研究における照射試験を材料試験炉(JMTR)で行うため、飽和温度キャプセルを製作した。飽和温度キャプセルは炉外の水環境制御装置から沸騰水型原子炉(BWR)の炉心環境を模擬した水質及び水温の高圧水を通水しながら照射試験を行う照射リグである。本報告は、(1)この飽和温度キャプセルの設計・製作にあたっての技術的検討課題を抽出し,(2)この課題についての各種試験を行い,(3)その結果を反映させて実施したキャプセル組立及び検査について述べたものである。

論文

ゴム系Oリングを使用したHeガスの透過漏洩抑制法

大場 敏弘; 井上 広己*; 菊地 泰二; 高 勇; 千葉 雅昭; 石川 和義; 津田 和美*; 武山 友憲; 磯崎 太*; 照沼 勲*; et al.

NIFS-MEMO-36, p.121 - 124, 2002/06

原子力機器である容器等は厳重な機密性が要求されることから、これらの容器に対して極めて精度の高い漏洩検査が実施され、健全性の確認が行われている。この精度の高い検査法として、透過性の高いヘリウムガスを使用するヘリウム漏洩検査法が広く利用されている。しかし、このヘリウムガスは透過性が高いために漏洩検査のシール材として用いられるゴム系Oリングを透過漏洩して、検査を妨害する要因となる場合もある。著者等は、この問題を回避するためにゴム製Oリングを二重に装着する方法を考案し、この方法について実験を行った。その結果、予測を遥かに上回る透過漏洩の遅延現象が観察され、この現象を解析した。この結果、フランジに二重に装着したOリング間の空間の存在が、ヘリウムガスの透過漏洩を抑制する極めて有効な作用をすることがわかった。

報告書

多重Oリング装着によるヘリウムガスの透過漏洩抑制

大場 敏弘; 菊地 泰二; 高 勇; 磯崎 太*; 千葉 雅昭; 石川 和義; 井上 広己*; 照沼 勲*; 沢辺 正樹*; 津田 和美*; et al.

JAERI-Tech 2001-067, 29 Pages, 2001/11

JAERI-Tech-2001-067.pdf:1.93MB

原子力関連機器の気密漏洩検査としてヘリウム漏洩検査が行われているが、この検査においては検査箇所の気密を維持するためにシール用ガスケットとしてゴム製のOリングが使用される。一方、ヘリウムは透過性が強いため該Oリングをも透過漏洩し、漏洩検査時にこのヘリウムが検出され検査が阻害される問題がある。この問題を回避するためにOリングを2重に装着してヘリウムをシールする方法を考案し、ヘリウム透過漏洩量の時間変化の測定試験を行った。この結果、2重に装着したOリング間の空間の存在がOリングを透過して漏洩するヘリウムを抑制するうえで極めて有効であることが確認された。

報告書

超音波式肉厚自動測定装置の製作

大場 敏弘; 柳原 隆夫; 加藤 千明; 浜田 省三

JAERI-Tech 2001-059, 36 Pages, 2001/09

JAERI-Tech-2001-059.pdf:7.8MB

原研では、文部科学省からの受託研究として「再処理施設新材料耐食安全性実証試験」を実施してきた。この試験においては、六ヶ所再処理施設の主要機器の一つである酸回収蒸発缶の小型モックアップ試験体を用いた実証試験を進めてきた。この試験体の一部である伝熱管及び短い管材を用いた実験室規模の伝熱面腐食試験片に対して、それらの内表面の腐食減肉を知るために、伝熱管の肉厚を非破壊・高精度で測定できる超音波式肉厚自動測定装置を製作した。この装置は、超音波測定器にパソコン制御方式を組合わせることにより自動的に肉厚を測定・記録できるものである。製作した装置で得られた肉厚の値は、光学顕微鏡で測定した肉厚と非常に良い一致を示し、本装置の測定精度のよいことが確認された。

報告書

アルミニウム被覆カドミウム薄肉円筒中性子吸収体の製作

武山 友憲; 千葉 雅昭; 磯崎 太*; 雨澤 博男; 板橋 行夫; 菊地 泰二; 小田部 芳清*; 平田 雄二*; 高 勇; 大場 敏弘

JAERI-Tech 2001-024, 32 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-024.pdf:4.41MB

中性子スペクトル調整型キャプセルの製作にあたり、試料に高速中性子のみを照射する目的で、熱中性子吸収材であるカドミウムのアルミニウム被覆密封薄肉円筒を製作した。核設計、熱設計上からの要求は、カドミウムの肉厚5.5mm,内径23mm,全長750mm,アルミニウム被覆肉厚0.7mmであり、カドミウムの表面に酸化膜があってはならない、アルミニウム被覆は全面においてカドミウムと密着していることであった。この仕様を満足するため鋳造によって製作した。酸化を防止するためとカドミウムは特定化学物質であるため、真空溶液鋳造装置を製作して鋳造を行った。

報告書

TIG溶接法によるアルミニウム合金溶接部の欠陥低減化技術

前田 彰雄; 大場 敏弘; 菊池 博之; 柴田 勝之

JAERI-Tech 2001-003, 48 Pages, 2001/02

JAERI-Tech-2001-003.pdf:5.95MB

アルミニウム合金は、研究炉や試験炉の構造材料として使用実績が高い。しかし、材料強度に関するデータが少なく、研究炉等における構造強度評価のために材料データ特に、溶接の強度データが必要である。そのため、母材と溶接部の諸性質を知る目的として、構造材であるA5052及びA6061について、各種の材料試験が実施された。工作課は、試験に使用する溶接継手板の製作に協力し、JIS-Z3105アルミニウム平板突合わせ溶接部の放射線透過試験の判定基準1類を満足する溶接継手板の製作を目標に、溶接施工法の検討と改良を主眼として技術検討を行った。本報告は、これらの溶接施工の問題点及び欠陥対策について、検討改良を行い、欠陥の極めて少ない溶接施工を行った技術資料としてまとめたものである。

報告書

周方向貫通欠陥付3インチ口径炭素鋼配管の延性破壊挙動

中城 憲行; 柴田 勝之; 鬼沢 邦雄; 川村 隆一; 大場 敏弘; 宮園 昭八郎

JAERI-M 88-130, 120 Pages, 1988/07

JAERI-M-88-130.pdf:3.45MB

軽水炉圧力バウンダリ配管の構造安全設計に漏洩先行破損(LBB)概念を適用するに当っては、配管の破壊条件やき裂開口面積等の破壊挙動を明らかにしておく必要がある。原研ではLBB研究の一環としてステンレス鋼配管およびSTS42炭素鋼配管の曲げ荷重下での破壊試験を進めている。本報告書は、小口径炭素鋼配管の破壊挙動を明らかにするため室温大気中に於いて貫通欠陥付3インチ口径STS42炭素鋼配管の4点曲げ試験を実施した結果および実断面応力基準の適用性、J-R曲線、き裂開口面積等の評価をまとめたものである。実断面応力基準の適用性について検討した結果、安全側評価となっていることが明らかとなった。

報告書

軽水炉配管材の延性不安定破壊に関する研究,第3報; 炭素鋼管製中央貫通または未貫通切欠き付引張試験片の室温における破壊挙動

鬼沢 邦雄; 柴田 勝之; 安田 祐司; 大場 敏弘; 川村 隆一; 宮園 昭八郎

JAERI-M 87-077, 83 Pages, 1987/06

JAERI-M-87-077.pdf:5.4MB

日本原子力研究所では、LBB概念に関連して配管の破壊挙動を明らかにするために、ステンレス鋼配管及び炭素鋼配管の延性不安定性破壊実験を実施している。本報告書は、以前に行ったSTS42鋼管より採取した中央貫通切欠き付平板試験の延長として同一試験片に貫通及び未貫通切欠きを施して静的引張試験及び延性不安定破壊試験を行った結果をまとめたものである。

報告書

周方向貫通切欠きを有する3インチ口径; SUS304鋼配管の延性破壊挙動に関する研究

安田 祐司; 柴田 勝之; 鬼沢 邦雄; 川村 隆一; 大場 敏弘; 宮園 昭八郎

JAERI-M 87-068, 111 Pages, 1987/05

JAERI-M-87-068.pdf:3.0MB

日本原子力研究所では、軽水炉冷却材圧力バウンダリ配管のLBBに関する試験研究を実施している。本報告書は、周方向貫通切欠きを加工したオーステナイト系ステンレスSUS304鋼3インチ口径配管を供試配管として、室温大気中で実施した4点曲げ試験により明らかになった配管の延性破壊挙動についてまとめたもである。

口頭

鋼中に含まれる硬質/軟質分散第2相粒子の塑性変形挙動

諸岡 聡; 大場 洋次郎*; 土山 聡宏*; 赤間 大地*; Gilbert, E. P.*

no journal, , 

本研究は、中性子小角散乱(SANS)法を用いて任意の圧下率を与えた圧延材に対して、第2相粒子の塑性変形挙動を定量的に理解することを目的とする。特に、冷間圧延加工による硬質分散VC粒子(母相より剛性が高い粒子)と軟質分散Cu粒子(母相より剛性が低い粒子)の形態、粒子径、数密度などの変化に着目して定量解析する。硬質粒子の場合、圧下率の増加に伴い、形態、粒子径、数密度の変化が非常に小さいことから、母相が大きく塑性変形しても粒子自体は塑性変形しにくいことが分かる。したがって、硬質粒子は変形能が小さいため、大きな加工硬化は得られるが、粒子割れやボイド形成の核となることから延性の低下を招く。一方で、軟質粒子の場合、圧下率の増加に伴い、形態、粒子径、数密度の変化が非常に大きいことから、母相の大きな塑性変形とともに粒子自体も塑性変形しやすいことが分かる。したがって、軟質粒子は変形能が大きいため、大きな加工硬化を得ることは困難であるが、粒子自体が塑性変形し、内部応力を緩和する作用があるため、延性を維持することができる。このように小角散乱測定は微細な析出物の塑性変形挙動を定量的に観測するツールとしても有効的である。

口頭

Characterization of microstructure in steel using simultaneous measurement of neutron diffraction, small-angle neutron scattering, and neutron transmission

大場 洋次郎; 諸岡 聡; 大石 一城*; 鈴木 淳市*; 土山 聡宏*; Gilbert, E. P.*

no journal, , 

鉄鋼材料中のミクロ組織は力学特性と密接に関連しているため、その精密な評価が重要である。中性子散乱法は、ミクロ組織の評価に有効であり、様々な研究で利用されている。近年、中性子透過率スペクトルの解析技術が発達し、通常の散乱測定だけでなく透過率測定にもっても散乱と同様に構造の情報が得られるようになってきている。この透過率測定の技術と散乱測定技術を組み合わせると、従来よりもフレキシブルな実験が可能になり、中性子の利用範囲が拡大することが期待される。そこで本講演では、これらの中性子実験技術の特徴と応用例を述べ、今後の展開を議論する。

口頭

中性子透過率スペクトルを用いた鉄鋼母相および析出物の解析

大場 洋次郎; 諸岡 聡; 土山 聡宏*; 大石 一城*; 鈴木 淳市*

no journal, , 

鉄鋼材料中のミクロ組織は力学特性と密接に関連しているため、その精密な評価が重要である。中性子散乱法はミクロ組織の評価に有効であり、小角散乱法では鋼中析出物の情報が、回折法では鉄鋼母相の情報が得られる。近年、中性子透過率スペクトルの解析技術が発達し、通常の散乱測定だけでなく透過率測定によっても散乱と同様の情報が得られるようになってきている。そこで本研究では、中性子透過率スペクトルから鉄鋼母相の結晶組織の情報と、析出物の形態の情報を同時に得る手法を開発した。この手法により、鉄鋼母相と析出物によって形成されるミクロ組織の総合的な解析が可能になる。また、今後、加工熱処理中のその場測定や中性子透過イメージング測定への応用が期待される。

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