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論文

Effect of thermo-mechanical treatments on nano-structure of 9Cr-ODS steel

岡 弘; 丹野 敬嗣; 大塚 智史; 矢野 康英; 上羽 智之; 皆藤 威二; 大沼 正人*

Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.346 - 352, 2016/12

 被引用回数:16 パーセンタイル:87.69(Nuclear Science & Technology)

The effect of thermo-mechanical treatments (TMTs) on the evolution of nano-structure in an oxide dispersion strengthened (ODS) ferritic/martensitic steel (Fe-9Cr-2W-0.22Ti-0.36Y$$_{2}$$O$$_{3}$$) was investigated. TMTs involve hot extruding and subsequent forging, which are expected to be part of a future industrial-scale manufacturing process of the ODS steel. It was shown that the ODS steel was composed of two phases - a fine-grained residual ferrite phase and a transformable martensite phase. The number density of the nano-sized particles in the residual ferrite phase was significantly higher than that in the martensite phase. The TMTs did not significantly affect the number density, but slightly affected the size distribution of the nano-sized particles in both ferrite phase and martensite phase. Moreover, the volume fraction of the residual ferrite phase decreased after TMTs. In summary, the TMT conditions could be a parameter which affects the nano-structure of the ODS steel.

論文

Cosmic-ray muon radiography for reactor core observation

高松 邦吉; 竹上 弘彰; 伊藤 主税; 鈴木 敬一*; 大沼 寛*; 日野 竜太郎; 奥村 忠彦*

Annals of Nuclear Energy, 78, p.166 - 175, 2015/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:62.24(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所の燃料デブリの状況把握に向けた炉内可視化の技術開発として、原子炉内可視化に宇宙線ミューオンの適用性を検証するため、原子力機構のHTTRを対象とした炉内可視化予備試験を実施した。その結果、原子炉圧力容器(RPV)および原子炉格納容器(CV)の外側から、同時計数法を用いた宇宙線ミューオン可視化技術により、炉心および炉内構造物を可視化できた。

論文

宇宙線ミューオンによるHTTR内部構造の可視化予備試験

竹上 弘彰; 高松 邦吉; 伊藤 主税; 日野 竜太郎; 鈴木 敬一*; 大沼 寛*; 奥村 忠彦*

日本原子力学会和文論文誌, 13(1), p.7 - 16, 2014/03

東京電力福島第一原子力発電所(福島第一原発)の事故では、溶融・固化した燃料がデブリとなり、その一部は圧力容器を貫通し格納容器内に落下していると推定されており、燃料デブリの状況把握が重要な課題となっている。本研究では、原子炉の外側から燃料デブリの位置情報を取得するための一方策として、ミューオンを用いた原子炉内部構造の可視化の可能性を探るため、既存のミューオン測定装置を用いて日本原子力研究開発機構の高温工学試験研究炉(HTTR)内部構造の可視化予備試験を行った。さらに、予備試験の結果を基に、福島第一原発の可視化に適用する場合の課題を抽出し、対策を検討した。その結果、同時計数法を用いた宇宙線ミューオン可視化技術により、原子炉内の炉心、コンクリート壁といった特徴的な構造を可視化できることを示した。また、福島第一原発敷地内での測定における課題と対策を検討した結果、既存技術による装置の改造等で、新たな技術開発を行うことなく対応可能であることを示した。

報告書

オンサイト非破壊検査技術の開発; HTTRの内部構造可視化予備試験

竹上 弘彰; 寺田 敦彦; 野口 弘喜; 上地 優; 小野 正人; 高松 邦吉; 伊藤 主税; 日野 竜太郎; 鈴木 敬一*; 大沼 寛*; et al.

JAEA-Research 2013-032, 25 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-032.pdf:3.56MB

本研究では、原子炉建屋外から非破壊で燃料デブリの位置情報を取得可能な技術の候補として、宇宙線ミューオンを用いた非破壊検査技術に着目した。この技術は地盤探査を目的として開発された技術であることから、原子炉内部調査への適用性を検証するため、既存のミューオン受光システムを用いて、大洗研究開発センターに設置されている高温工学試験研究炉(HTTR)の内部構造可視化予備試験を実施した。可視化予備試験の結果、同時計数法を用いたミューオン非破壊検査技術により、HTTR内部の炉心、コンクリートのような高密度の構造物が判別可能であることを示した。また、オンサイト測定における課題を検討した結果、既存装置の改良により対応可能であることを示した。

論文

宇宙線ミュー粒子による原子炉内部構造可視化試験

鈴木 敬一*; 大沼 寛*; 竹上 弘彰; 高松 邦吉; 日野 竜太郎; 奥村 忠彦*

社団法人物理探査学会第129回(平成25年度秋季)学術講演会講演論文集, p.131 - 134, 2013/10

福島第一原子力発電所では、事故により核燃料が冷却できず溶融したため、燃料デブリが原子炉格納容器の下部に溜まっていると推定される。廃炉のためには、この燃料デブリを取り出す必要があるが、現時点でその大きさや場所は不明である。しかし、燃料デブリに含まれるウランやプルトニウムは密度が大きく、宇宙線ミュー粒子の吸収が大きくなることから、高密度の物質を容易に透過する宇宙線ミュー粒子を用いることで、非接触かつ非破壊状態で原子炉内部の可視化ができると考えられる。そこで、高温工学試験研究炉(HTTR)の原子炉格納容器の外側に5つの測定点を設け、1測定点あたり5方向の扇形測線を設定し、HTTRを透過した宇宙線ミュー粒子を計測した。その結果、原子炉格納容器内にある原子炉圧力容器に相当する位置で高密度領域が確認され、宇宙線ミュー粒子による非破壊検査技術の可能性を示すことができた。今後も、福島第一原子力発電所での実用化に向けて研究開発を進める予定である。

報告書

JMTR照射設備の整備概要

高橋 澄; 塙 博; 小沼 勇一; 細川 甚作; 菅野 勝

JAEA-Technology 2012-007, 31 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2012-007.pdf:4.76MB

材料試験炉は、1968年3月に初臨界を達成して以来、原子炉の燃料材料の耐久性,健全性の試験や基礎研究,ラジオアイソトープの製造等に利用されてきた。2006年8月の第165サイクルの運転をもって一旦停止し、平成24年度からの再稼働に向けて原子炉機器の一部更新及び照射設備の整備を進めている。現在、高燃焼度燃料の出力急昇試験設備,IASCC研究のための材料照射試験装置の据付が完了したところである。その他、水力ラビット照射設備については保守点検を実施した。本報告書は2011年までにJMTRに据え付けが完了した照射装置等の整備状況についてまとめたものである。

論文

Development of grafted type poly(ether ether ketone) electrolyte membranes; Morphology of PEEK substrate and radiation-induced graft polymerization

長谷川 伸; Chen, J.; 越川 博; 岩瀬 裕希*; 小泉 智; 大沼 正人*; 前川 康成; 岩瀬 裕希*

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.238 - 239, 2011/06

耐熱性、及び機械特性に優れた芳香族炭化水素膜であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)基材へのスルホン酸含有スチレン誘導体の放射線グラフト重合を検討した。PEEK膜へのスルホン酸含有スチレン誘導体であるスチレンスルホン酸エチルエステル(E4S)へのグラフト重合は、PEEKの結晶化度11から26%において穏やかに進行し、72時間でグラフト率50%以上に達した。しかしながら、結晶化度26%以上では、グラフト重合がほとんど進行しなかった。SAXSを用いてこれら結晶化度の異なる試料についてモルホロジーの変化を検討したところ、結晶化度26%以上でd=14nmのラメラ周期構造を見いだした。こうして、結晶化度26%以上でのPEEK膜へのグラフト重合の抑制は、ラメラ周期構造の形成によるモノマー拡散の阻害によることが明らかとなった。

報告書

JMTRにおける照射設備の解体技術

小沼 勇一; 岡田 祐次; 塙 博; 土谷 邦彦; 菅野 勝

JAEA-Review 2010-047, 27 Pages, 2010/11

JAEA-Review-2010-047.pdf:3.0MB

大洗研究開発センターのJMTR(Japan Materials Testing Reactor: 材料試験炉)は、平成23年の再稼働に向けて改修している。照射設備の整備の一環として、新しい照射設備を設置するため、キュービクル内に設置されていた既設照射設備の解体撤去のための技術開発を行っている。これまで開発した手法を用いて、JMTRの地下1階キュービクル内に設置されたOWL-1(Oarai Water Loop No.1), OWL-2(Oarai Water Loop No.2)及びIASCC(Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)照射設備の解体を行い、汚染した照射試験設備の解体・撤去技術を確立した。

報告書

軽水炉照射環境下におけるSCC研究のための照射環境制御装置の設計検討

小沼 勇一; 冨田 健司; 岡田 祐次; 塙 博

JAEA-Technology 2009-034, 79 Pages, 2009/07

JAEA-Technology-2009-034.pdf:11.23MB

JMTR(Japan Materials Testing Reactor)では平成23年度の再稼働に向けて、軽水炉照射環境下におけるSCC研究を行うための材料照射試験装置製作の準備を進めている。このうち、照射キャプセルに軽水炉環境を模擬した冷却水を供給するための炉外試験装置(BWR用及び水化学用照射環境制御装置)を、平成20年から設置する計画である。照射環境制御装置は平成12年に設置した旧水環境制御装置をベースに製作するもので、旧装置で発生した事例に対する検討及び旧装置機器の一部再使用の検討も含めて、平成19年度に設計検討を実施した。本報告書は、これらの検討結果についてまとめたものである。

報告書

IASCC照射試験に係るキャプセルの製作,2; き裂発生試験用キャプセル(共同研究)

井手 広史; 松井 義典; 川又 一夫; 田口 剛俊; 金澤 賢治; 小沼 勇一; 渡邊 浩之; 井上 修一; 出雲 寛互; 石田 卓也; et al.

JAEA-Technology 2008-012, 36 Pages, 2008/03

JAEA-Technology-2008-012.pdf:10.09MB

軽水炉の炉内構造物材料に使用されているオーステナイト系ステンレス鋼には、高線量の中性子照射を受けると照射誘起応力腐食割れが発生することが知られており、原子力プラントの高経年化対策のためにはその挙動の解明が重要な課題となっている。これまでの研究では中性子照射済試料の照射後試験を行うことにより評価してきたが、IASCCの適切な評価のためには、軽水炉内の環境を模擬した温度,水環境及び照射条件下で試験を行うことが必要である。そこで、照射下での応力腐食割れ試験を行うために、照射下試験用の飽和温度キャプセルを開発した。照射下応力腐食割れ試験には、き裂進展試験,き裂発生試験等があり、本報ではこのうちき裂発生試験を行ったキャプセルについてまとめたものである。

報告書

IASCC照射試験に係るキャプセルの製作,1; き裂進展試験用キャプセル(共同研究)

井手 広史; 松井 義典; 川又 一夫; 田口 剛俊; 金澤 賢治; 小沼 勇一; 渡邊 浩之; 井上 修一; 出雲 寛互; 石田 卓也; et al.

JAEA-Technology 2008-011, 46 Pages, 2008/03

JAEA-Technology-2008-011.pdf:19.39MB

軽水炉の炉内構造物材料に使用されているオーステナイト系ステンレス鋼には、高線量の中性子照射を受けると照射誘起応力腐食割れが発生することが知られており、原子力プラントの高経年化対策のためにはその挙動の解明が重要な課題となっている。これまでの研究では中性子照射済試料の照射後試験を行うことにより評価してきたが、IASCCの適切な評価のためには、軽水炉内の環境を模擬した温度,水環境及び照射条件下で試験を行うことが必要である。そこで、照射下での応力腐食割れ試験を行うために、照射下試験用の飽和温度キャプセルを開発した。照射下応力腐食割れ試験には、き裂進展試験,き裂発生試験等があり、本報ではこのうちき裂進展試験を行ったキャプセルについてまとめたものである。

論文

核融合炉ブランケットの先進中性子増倍材料としてのベリリウム金属間化合物の開発

土谷 邦彦; 河村 弘; 三島 良直*; 吉田 直亮*; 田中 知*; 内田 宗範*; 石田 清仁*; 柴山 環樹*; 宗像 健三*; 佐藤 芳幸*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 83(3), p.207 - 214, 2007/03

原型炉用増殖ブランケットに必要な「高温・高照射に耐えうる先進中性子増倍材料」の開発について、ベリリウム金属間化合物であるBe$$_{12}$$Ti等に着目し、各種特性(機械的特性,化学的特性,照射特性等)及び微小球製造技術開発を全日本規模の産学官連携のもとで実施している。この先進中性子増倍材料の開発における最近の成果について紹介する。

論文

Development of in-pile capsule for IASCC study at JMTR

松井 義典; 塙 悟史; 井手 広史; 飛田 正浩*; 細川 甚作; 小沼 勇一; 川又 一夫; 金澤 賢治; 岩松 重美; 齋藤 順市; et al.

JAEA-Conf 2006-003, p.105 - 114, 2006/05

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)は、炉内の照射・高温水・応力が同時に作用する条件で起こる現象であるが、従来のIASCC研究は、照射後試験が中心であった。本来は、その同時作用効果を把握するために、照射下でのSCC試験が最も重要であるが、技術的に困難であったことから、実施できなかった。今回、JMTRでこの技術開発及び照射下試験(き裂進展試験,き裂発生試験)に成功したので、本報で報告する。

論文

Phase equilibria in the Be-V and Be-Ti binary systems

大沼 郁雄*; 貝沼 亮介*; 宇田 実*; 岩立 孝治*; 内田 宗範*; 河村 弘; 石田 清仁*

JAERI-Conf 2004-006, p.172 - 183, 2004/03

先進中性子増倍材料として期待されているベリリウム金属間化合物について、特にBe-Ti, Be-Vの2元系状態図について研究した。中性子増倍材料として実用可能な高Be側(Be-5$$sim$$23at%Ti,Be-5$$sim$$25at%V)の試料をアーク溶解法で作成し、1200$$sim$$1450$$^{circ}$$Cにて熱処理したものについて、電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いて生成する相を詳細に固定した。その結果、今まで不明であった特にBe-rich側での同系の状態図を明らかにした。

報告書

高レベル放射性廃棄物地層処分システムの経済性評価(昭和63年度)-処分費用積算システムの開発-

満木 泰郎*; 北野 晃一*; 井上 大栄*; 大沼 博志*; 駒田 宏也*; 山地 憲治*; 大隈 多加志*; 田中 博*; 今津 雅紀*

JNC TJ1400 2005-005, 98 Pages, 1989/03

JNC-TJ1400-2005-005.pdf:2.98MB

本研究は、高レベル放射性廃棄物処分システムの経済性評価のための費用積算システムの開発を行うものである。

口頭

垂直磁気記録型ハードディスク膜の中性子小角散乱実験

萩谷 裕之; 奥 隆之; 吉良 弘; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 武田 全康; 加倉井 和久; 横山 淳*; 西原 美一*; 大場 洋次郎*; et al.

no journal, , 

垂直磁気記録膜は、現在、コンピュータの主記録媒体として使われているが、さらなる高密度化に向けた研究開発が進められている。高密度化を目指すうえで、媒体ノイズが高密度化の妨げになっている。ノイズの原因には、粒間の交換結合によって形成した磁気クラスターによる影響が報告されている。しかし、このクラスターサイズを定量的に評価できないため、クラスターサイズと媒体ノイズの相関関係が明らかになっていない。そこで、本研究では垂直磁気記録膜内のクラスターサイズの定量的な評価を目的に、CoPtCr-SiO$$_{2}$$とTbFeCoの2種類の垂直磁気記録膜試料について中性子小角実験を行った。その結果、CoPtCr-SiO$$_{2}$$では、核及び磁気散乱データの解析結果より粒中心間距離がd$$sim$$51nmであるのに対して、50$$sim$$200nmのスケールの磁気秩序が形成されていることが示唆された。一方、TbFeCoでは有意な中性子小角散乱は観測されなかった。また、同試料について、粒間の磁気的相互作用の強さを評価することを目的として、現在、磁化測定を進めている。学会では、実験結果について報告するとともに、粒間の磁気的相互作用の強さとクラスターサイズとの相関について議論する。

口頭

垂直磁気記録膜における磁気クラスターサイズの定量的評価

萩谷 裕之; 奥 隆之; 吉良 弘; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 加倉井 和久; 横山 淳*; 西原 美一*; 間宮 広明*; 大場 洋次郎*; et al.

no journal, , 

垂直磁気記録媒体の高密度化を目指すうえで、磁気記録ノイズの低減が課題である。磁気クラスターによる転移性ノイズの影響が既に報告されているが、このクラスターサイズを定量的に評価できないため、クラスターサイズと媒体ノイズの相関関係が明らかになっていない。そこで、これまでにわれわれは垂直磁気記録膜内のクラスターサイズの定量的な評価を目的に、CoPtCr-SiO$$_{2}$$垂直磁気記録膜試料について中性子小角実験を行った。その結果、観測した試料の磁気クラスターサイズは500$$sim$$2000${AA}$の大きさであることが示唆された。今回、われわれは同試料について、磁気力顕微鏡観察及び磁場磁化測定を行った。磁気力顕微鏡観察の結果、中性子小角散乱で観測されたクラスターサイズとほぼ等しいサイズの磁気クラスターが観測された。また、粒間の磁気的相互作用の強さを評価するために磁場磁化データを、$$Delta$$M法を用いて解析した。その結果、$$Delta$$M値は磁場5kOe付近を中心とするブロードな負のピークを示した。学会では、中性子小角散乱実験や磁化測定の結果について報告するとともに、粒間の磁気的相互作用の強さとクラスターサイズとの相関について議論する予定である。

口頭

Dismantlement technique for irradiation facilities in JMTR

小沼 勇一; 岡田 祐次; 塙 博; 土谷 邦彦; 菅野 勝

no journal, , 

大洗研究開発センターのJMTR(Japan Materials Testing Reactor:材料試験炉)は、平成23年の再稼働に向けて改修している。照射設備の整備の一環として、新しい照射設備を設置するため、キュービクル内に設置されていた既設照射設備の解体撤去のための技術開発を行い、これまで、JMTRの地下1階キュービクル内に設置された、OWL-1(Oarai Water Loop No1), OWL-2(Oarai Water Loop No2)及びIASCC(Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)照射設備の解体を行った。本発表では、これら解体撤去を行うための検討及び解体技術について報告する。

口頭

グラフト型PEEK電解質膜の開発; PEEK基材のモルフォロジーと放射線グラフト重合性の関係

長谷川 伸; Chen, J.; 越川 博; 岩瀬 裕希*; 小泉 智; 大沼 正人*; 前川 康成

no journal, , 

放射線グラフト重合による高分子基材への機能性付与は、基材膜自身の物性を阻害することなく、新たな機能を付加できる有用な方法である。今回、燃料電池用高分子電解質膜の開発を目的に、高温での機械特性及び耐久性に優れた芳香族系炭化水素であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)へイオン伝導性を有するスチレン誘導体の放射線グラフト重合を検討した。グラフト重合の進行は、PEEKの結晶化度とラメラ構造に影響することを見いだした。また、PEEKグラフト電解質膜を用いた燃料電池評価試験では、電解質膜の膜厚を10$$mu$$m以下に調製した試料において、ナフィオン膜を上回る燃料電池特性が得られることを見いだしたので、その詳細を報告する。

口頭

グラフト型PEEK電解質膜の開発; PEEK基材のモルフォロジーと放射線グラフト重合性の関係

長谷川 伸; Chen, J.; 越川 博; 岩瀬 裕希; 小泉 智; 大沼 正人*; 前川 康成

no journal, , 

放射線グラフト重合による高分子基材への機能性付与は、基材膜自身の物性を阻害することなく、新たな機能を付加できる有用な方法である。今回、燃料電池用高分子電解質膜の開発を目的に、高温での機械特性及び耐久性に優れた芳香族系炭化水素であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)へイオン伝導性を有するスチレン誘導体の放射線グラフト重合を検討した。グラフト重合の進行は、PEEKの結晶化度とラメラ構造に影響することを見いだした。また、PEEKグラフト電解質膜を用いた燃料電池評価試験では、電解質膜の膜厚を10$$mu$$m以下に調製した試料において、Nafion膜を上回る燃料電池特性が得られることを見いだしたので、その詳細を報告する。

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