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栗原 健輔*; Lobzenko, I.; 都留 智仁; 芹澤 愛*
Materials Transactions, 64(8), p.1930 - 1936, 2023/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)Al-Mg-Si合金で形成されたナノクラスターは、形成温度に応じて合金の時効挙動に影響を与える。本研究では、第一原理計算を用いて、Mg、Si原子、およびAlマトリックス中の空孔間の2体および3体相互作用を評価し、ナノクラスターの形成に対する局所結合構造の影響を評価した。まず、モンテカルロ計算を行い、Al-Mg-Si合金で形成されたナノクラスターの安定した構造を評価した。Alマトリクス中ではMg-Si結合とSi-Vac結合が安定していることが確認された。その結果、Al中の溶質原子は異種元素が凝集しやすく、Si原子は空孔と強い引力相互作用を持っていることがわかった。また、Al中のMg-Si空孔三体結合は、Mg-Si二体結合およびSi空孔二体結合よりも安定であることがわかった。したがって、MgとSi原子からなる安定した局所結合により、空孔はクラスター領域内に強くトラップされると考えられる。これは、Alマトリックス内のナノクラスターが溶質原子と空孔の間の安定した結合によって熱的に安定化されることを示している。これらの結果は、ナノクラスターの内部結合が、熱安定性だけでなく、低温での時効中のナノクラスターの形成と成長挙動にも重要な役割を果たすことを示唆している。
栗原 健輔*; Lobzenko, I.; 都留 智仁; 芹澤 愛*
軽金属, 72(7), p.427 - 429, 2022/07
Al-Mg-Si合金で形成されたナノクラスターは、形成温度に応じて合金の時効挙動に影響を与える。Al, MgおよびSiは原子番号が隣接しているためX線回折法を用いた分析が困難であることから、近年では、Siを同族元素のGeに置換したAl-Mg-Ge合金を用いた析出物の構造解析が試みられている。本研究では、密度汎関数理論に基づいた第一原理計算を用いてAl-Mg-Si合金およびAl-Mg-Ge合金における溶質原子および空孔間の相互作用を定量的に評価し、溶質原子および空孔間における結合の安定性の観点から両合金における析出挙動について比較検討した。
栗原 健輔*; Lobzenko, I.; 都留 智仁; 芹澤 愛*
軽金属, 72(2), p.47 - 53, 2022/02
Al-Mg-Si合金で形成されたナノクラスターは、形成温度に応じて合金の時効挙動に影響を与える。本研究では、第一原理計算を用いて、Mg, Si原子、およびAlマトリックス中の空孔間の2体および3体相互作用を評価し、ナノクラスターの形成に対する局所結合構造の影響を評価した。まず、モンテカルロシミュレーションを行い、Al-Mg-Si合金で形成されたナノクラスターの安定した構造を評価した。Alマトリックス中ではMg-Si結合とSi-Vac結合が安定していることが確認された。その結果、Al中の溶質原子は異種元素が凝集しやすく、Si原子は空孔と強い引力相互作用を持っていることがわかった。また、Al中のMg-Si空孔三体結合は、Mg-Si二体結合およびSi空孔二体結合よりも安定であることがわかった。したがって、MgとSi原子からなる安定した局所結合により、空孔はクラスター領域内に強くトラップされると考えられる。これは、Alマトリックス内のナノクラスターが溶質原子と空孔の間の安定した結合によって熱的に安定化されることを示している。これらの結果は、ナノクラスターの内部結合が、熱安定性だけでなく、低温での時効中のナノクラスターの形成と成長挙動にも重要な役割を果たすことを示唆している。
若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 渡辺 一慶; 井田 瑞穂*; 伊藤 譲; 新妻 重人; 枝尾 祐希; et al.
Fusion Science and Technology, 66(1), p.46 - 56, 2014/07
被引用回数：4 パーセンタイル：30.65(Nuclear Science & Technology)EVEDA Lithium Test Loop (ELTL) has been designed and constructed, has operated a liquid lithium flow test facility with the world's highest flow rate and has succeeded in generating a 100-mm-wide and 25-mm-thick free-surface lithium flow along a concave back plate steadily at a high speed of 20 m/s at 300
C for the first time in the world. This result will greatly advance the development of an accelerator-based neutron source to high energy and high density, one of the key objectives of the fusion reactor materials development under the BA (Broader Approach) Activities. Recent related engineering validation and engineering design of the lithium facility has been evaluated.
Knaster, J.*; Arbeiter, F.*; Cara, P.*; Favuzza, P.*; 古川 智弘; Groeschel, F.*; Heidinger, R.*; Ibarra, A.*; 松本 宏*; Mosnier, A.*; et al.
Nuclear Fusion, 53(11), p.116001_1 - 116001_18, 2013/11
被引用回数：63 パーセンタイル：93.96(Physics, Fluids & Plasmas)日欧協力による幅広いアプローチ活動の下、IFMIF/EVEDA事業は、次の段階のIFMIF建設を目途としている。主要施設である(1)加速器、(2)標的、(3)試験設備の実証活動では、フルスケールのプロトタイプ、もしくは、直接、IFMIFへ外挿可能なスケールダウンモデルを製作している。1.125MW(125mA, 9MeV)の重陽子ライナックの据付が2013年3月に日本の六ヶ所で始まる。日本の大洗で稼動中の世界最大の液体リチウム試験ループは、今後、意欲的な実験が計画されている。フルスケールの高中性子束試験モジュールには日欧の協力で開発された小型試験片が約千個詰め込まれ、ヘリウムガスループとともにドイツで製作された。フルスケールのクリープ試験用中間中性子束試験モジュールがスイスで製作された。
秋江 拓志; 佐藤 勇; 鈴木 元衛; 芹澤 弘幸; 荒井 康夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 50(1), p.107 - 121, 2013/01
被引用回数：2 パーセンタイル：18.46(Nuclear Science & Technology)高速炉燃料中のヘリウム生成量を評価するための簡易式を作成した。既存の燃料ふるまいコード内でサブルーチンとして使用するために、評価式は精度よりも簡易性と速さに重点を置いた。簡易式の精度を確認するために、SWATコードを用いた詳細計算及び「常陽」炉照射燃料棒の照射後試験(PIE)結果との比較を行った。その結果、簡易式によるヘリウム生成量と詳細計算及びPIE結果との差は10%程度以下であった。これらの結果に基づいて、本簡易式は高速炉燃料中のヘリウムふるまいシミュレーションのために燃料ふるまい解析コードに組み込まれた。
若井 栄一; 近藤 浩夫; 杉本 昌義; 深田 智*; 八木 重郎*; 井田 瑞穂; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 渡辺 一慶; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 88(12), p.691 - 705, 2012/12
核融合エネルギーの早期実現を目指す幅広いアプローチ活動のもと、国際核融合材料照射施設(IFMIF)の工学実証・工学設計活動(EVEDA)を2007年より実施している。この活動の中で実機のリチウムターゲットを実証する目的で世界最大流量率(3000リットル/分)を有し、幅100mmで厚さ25mmの形状で最速20メートル/秒までの範囲で安定したリチウム流を実証試験を行うために液体リチウム流動試験装置を原子力機構大洗研究開発センターに建設し、その実証試験を開始したところである。本試験装置の各種機器の機能性試験及びそれに続く、ターゲット部でリチウム自由表面を持つ15m/sの流動試験までに関する第一段階確証試験を成功させた所である。また、これ関係する工学実証試験及び工学設計の活動状況を示すとともに、その成果内容について併せて解説したものである。
中島 邦久; 芹澤 弘幸; 白数 訓子; 芳賀 芳範; 荒井 康夫
Journal of Nuclear Materials, 419(1-3), p.272 - 280, 2011/12
被引用回数：24 パーセンタイル：85.45(Materials Science, Multidisciplinary)クヌーセンセルを用いた高温質量分析法により単結晶UO
中のヘリウムの溶解度と拡散係数を測定した。その結果、溶解度については、これまでに報告されている値の散らばりの範囲内にあることがわかったが、多結晶試料の場合の溶解度よりも非常に低くなることがわかった。拡散係数については、単純なフィックの法則を用いた等価球モデルで解析を行った。すなわち、測定で得られたヘリウムの放出割合に合うように拡散係数の前指数因子と活性化エネルギーをフィッティングさせ、拡散係数を決定した。最適化された拡散係数は、過去に報告されている核反応を利用して求められた拡散係数とよく一致した。さらに、得られた拡散係数の前指数因子は、単純な格子間拡散機構を仮定して解析された値よりも非常に小さくなることがわかった。
荒井 康夫; 芹澤 弘幸; 中島 邦久; 高野 公秀; 佐藤 勇; 勝山 幸三; 秋江 拓志; 鈴木 元衛; 白数 訓子; 芳賀 芳範; et al.
Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/12
U燃料やU-Pu燃料に比較して照射中や保管中に多量のHeが生成する点は、MA含有燃料の特徴の一つである。本研究ではMA含有酸化物燃料中のHe挙動を理解するために、実験室規模の炉外試験,照射後試験並びにモデリング計算を実施した。炉外試験では、単結晶二酸化ウランを用いたHeの拡散係数の導出やキュリウム244のアルファ崩壊を利用した酸化物中へのHe蓄積の影響把握を行い、照射後試験では高速実験炉JOYOで照射した約0.5%のアメリシウムを含むMOX燃料中のHe挙動を調べた。モデリング計算では、燃料中でのHe生成,拡散,気相との平衡及び気相への放出などの素過程に基づくHe挙動モデルを作成し、これを既存の燃料挙動解析コードのサブルーチンに組込み、高速炉用MA含有MOX燃料中のHe挙動をシミュレートした。
芹澤 弘幸; 松永 純治*; 芳賀 芳範; 中島 邦久; 樫部 信司*; 岩井 孝
JAEA-Research 2011-025, 32 Pages, 2011/11
JAEA-Research-2011-025.pdf:10.17MB
単結晶及び多結晶UO試料中に固溶しているヘリウムの析出に伴う組織変化を、FIB, FE-STEM及びFE-TEMを用いて調べた。ヘリウム放出後のマトリックスの微細組織は、放出温度によって変化することがわかった。1300Cで放出試験を実施した試料では、結晶粒内に体欠陥は見られるものの、結晶粒界は閉じていた。これに対して1700Cで放出試験を実施した試料では、結晶粒界にガスバブルが形成されており、一部の粒界は開いていることが確認された。これは、照射済み燃料の照射後加熱試験で観察されるFPガスの放出挙動と酷似している。結晶粒内に形成された体欠陥は、壁面がUOの格子面で囲まれた負結晶であり、その構造は、温度履歴とその試料が多結晶であるか単結晶であるかによって異なることがわかった。本研究では、負結晶を構成している格子面の指数を特定して、内圧と構造との関係について定性的に議論した。
廣瀬 貴規; 関 洋治; 谷川 尚; 谷川 博康; 鶴 大悟; 榎枝 幹男; 芹沢 久*; 山岡 弘人*
Fusion Engineering and Design, 85(7-9), p.1426 - 1429, 2010/12
被引用回数：8 パーセンタイル：49.23(Nuclear Science & Technology)固体増殖水冷却方式のITERテストブランケットモジュール開発の一環として、低放射化フェライト鋼を用いた実規模トリチウム増殖層を試作した。トリチウム増殖層は、中性子効率の観点から、薄肉の部材で製作することが必要であり、1.5
4990mm
の薄板と
111990mmの円管をファイバーレーザ溶接法により接合し、74112990mmのトリチウム増殖層を試作した。この方法により、強度低下が問題となる溶接熱影響部を最小化し、構造材料が冷却水に接する部分への溶接熱影響を排除することに成功した。さらに試作した増殖層へLiTiO
ペブルを充填し、X線CT検査によりその充填率が増殖層に渡ってほぼ均質であることを確認した。
谷川 博康; 廣瀬 貴規; 芝 清之; 笠田 竜太*; 若井 栄一; 芹澤 久*; 川人 洋介*; 實川 資朗; 木村 晃彦*; 幸野 豊*; et al.
Fusion Engineering and Design, 83(10-12), p.1471 - 1476, 2008/12
被引用回数：78 パーセンタイル：97.68(Nuclear Science & Technology)低放射化フェライト鋼は、核融合ブランケットシステムに用いられる構造材料の第一候補材として知られている。日本で開発が進められている低放射化フェライト鋼F82Hは、高温強度と溶接性を重視して成分調整が計られた鋼である。そのデータベースは、存在する低放射化フェライト鋼のうちで最も充実している。本論文は、F82Hの開発状況をレビューし、近年の日本における研究開発から示されたITER-TBM製作に向けた技術的課題を整理し示すことを目的とする。
林津 雄厚*; 芹澤 茂*; 山崎 哲夫*; 梅山 信昭*; 森内 茂*; 半田 博之*; 大西 良一*; 竹村 守雄*; 茅野 政道; 永井 晴康; et al.
Proceedings of 16th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC-16) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/10
原子力安全技術センターで運用されているSPEEDIの予測精度を評価するために、予測気象場による線量分布予測結果と気象観測データを用いた解析気象場による線量分布解析結果の比較を行った。比較試験は、原子力発電所13施設を対象として2005年4月から1年間週1回の頻度で実施し、日中,夕刻,夜間,朝の時間帯にそれぞれ放射性希ガスを1Bq/hで6時間放出したときの外部被ばく線量分布を求めた。約2500ケースの試験結果を統計解析した結果、次の予測精度情報が得られた。(1)最大線量値の比は対数正規分布を示し、中央値0.77倍,99.7%信頼限界の範囲0.09から6.2,(2)高線量域の方向が3方位内で一致する頻度61%,(3)高線量域の距離の差は正規分布を示し、平均値-0.1km,99.7%信頼限界の範囲-6.2から6.0kmであった。
芹澤 弘幸; 福原 幹夫*; 中島 邦久; 岩井 孝; 荒井 康夫
Proceedings of 8th Asian Thermophysical Properties Conference (ATPC '07) (CD-ROM), 6 Pages, 2007/08
多結晶マグネシア試料の高温音速測定を298Kから1764Kの温度範囲で実施し、5つの弾性率及びデバイ温度及びグリューナイゼン定数の温度依存性を求めた。ヤング率,剪断係数,体積弾性率,ポワソン比,圧縮率は、温度の上昇とともに単調に減少又は増加することが判明した。この結果は、温度の上昇に伴い、マグネシウムと酸素の間のイオン結合が弱くなっているためであることを示している。これに対して、ラメパラメータは、ほぼ温度依存性が認められなかった。これは、マグネシウムと酸素の短い結合組織が連動しているためであると推測される。
逢坂 正彦; 芹澤 弘幸; 加藤 正人; 中島 邦久; 舘 義昭; 北村 了一; 三輪 周平; 岩井 孝; 田中 健哉; 井上 賢紀; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 44(3), p.309 - 316, 2007/03
被引用回数：30 パーセンタイル：87.05(Nuclear Science & Technology)高速炉及び加速器駆動未臨界システムを含む将来の統合された閉サイクルシステムにおけるマイナーアクチニド含有燃料及びターゲット、(Pu,Am)O-MgO, (Pu,Np)O-MgO, (U,Pu,Np)O, (U,Pu,Np)N, (Pu,Np,Zr)Nの研究開発が進行中である。本論文では、試料作製試験及び特性測定に関しての現状を報告する。母材の選択を含む酸化物ターゲットの設計コンセプトについて述べる。燃料-被覆管機械的相互作用の評価に資することを目的として高温機械的特性測定装置が新たに導入された。Npを含有する2種類の高速炉用燃料については、その開発の歴史と将来展望について述べる。加速器駆動未臨界システム用の新しい窒化物ターゲットの予備試験結果を紹介する。最後に、高速実験炉常陽における照射試験について簡潔に紹介する。
逢坂 正彦; 芹澤 弘幸*; 加藤 正人; 井上 賢紀; 中島 邦久*; 舘 義昭; 北村 了一; 大木 繁夫; 三輪 周平; 岩井 孝*; et al.
Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10
将来の高速炉および加速器駆動システムが組み合わされたサイクルにおけるマイナーアクチニド含有燃料/ターゲット、(Pu,Am)O-MgO, (Pu,Np)O-MgO, (U,Pu,Np)O, (U,Pu,Np)N and (Pu,Np,Zr)Nの開発が、核燃料サイクル開発機構と日本原子力研究所の間で行われている。本論文では、各ターゲットについての製造および特性評価の現状を報告する。加えて、高速実験炉「常陽」における照射試験計画についても述べる。
中島 邦久; 岩井 孝; 菊地 啓修; 芹澤 弘幸; 荒井 康夫
JAERI-Research 2005-027, 42 Pages, 2005/09
JAERI-Research-2005-027.pdf:4.15MB
マイナーアクチノイド核変換用窒化物燃料の照射挙動把握に資するため、ZrNやTiNのようなイナート(不活性)マトリックスを含有し、マイナーアクチノイドをプルトニウムで模擬したJMTR照射試験用燃料ピンを製作した。本報告書では、燃料ペレットの製造と確性試験結果並びに燃料ピンの製作について記述する。イナートマトリックス含有窒化物燃料ピンの照射は、2002年5月から2004年11月まで計11サイクル行われ、無事に終了した。
芹澤 弘幸; 菊地 啓修; 岩井 孝; 荒井 康夫; 黒澤 誠; 三村 英明; 阿部 治郎
JAERI-Tech 2005-039, 23 Pages, 2005/07
JAERI-Tech-2005-039.pdf:2.89MB
プルトニウム等超ウラン元素を含むセラミックス燃料及び合金燃料の高温における機械的性質に関する研究を実施するため、高温音速弾性率測定装置及び円筒形試料成型機並びに高温音速弾性率測定装置格納用グローブボックス(711-DGB)を製作した。セラミックス試料の加工を前提とした円筒形試料成型機は、大洗研究所燃料研究棟101号室既設のグローブボックス(142-D)内に設置した。高温音速弾性率測定装置は、超音波センサ,加熱装置,循環式冷却装置,空冷用エアーコンプレッサ,真空排気系及びガス供給系並びに制御用コンピュータから構成され、超音波のパルサ/レシーバー及びアンプは、制御用コンピューターに内蔵されている。グローブボックス内に敷設するため市販品を改造し、超ウラン元素化合物の使用を前提として、試料の小型化を検討するとともに安全機構を付加した。高温音速弾性率測定装置の最高使用温度は、1500Cである。装置本体及びグローブボックスは、それぞれ装置の性能及び安全性試験を実施した。
-ZrO pseudo-binary phase diagramAlbiol, T.*; 芹澤 弘幸; 荒井 康夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.3), p.834 - 837, 2002/11
ZrOリッチ領域のPuO-ZrO擬二元系状態図を、高温X線回折測定と自由エネルギー極小化法に基づく平衡計算により作成した。高温X線回折測定は空気雰囲気中で最高1573Kまで行い、1463K,PuO濃度2.3-3.1mol%付近に従来報告されていなかった共晶線があることを見い出した。Chem Sageコードを使用した平衡計算は最高3000Kまで行い、実験データを良く再現できた。得られた結果はこれまで報告されている状態図に修正が必要であることを示すものである。
沢 和弘; 飛田 勉*; 高橋 昌史; 斎藤 隆; 飯村 勝道; 横内 猪一郎; 芹澤 弘幸; 関野 甫; 石川 明義
JAERI-Research 2001-043, 52 Pages, 2001/09
JAERI-Research-2001-043.pdf:14.92MB
高温ガス炉の被覆燃料粒子は、高燃焼度条件下で被覆層内圧の上昇により破損に至る可能性がある。そのため、バッファ層の体積を大きくするとともに、SiC層を厚くするなどの対策により、内圧破損を防止する必要がある。この改良を行った被覆燃料粒子を約10%FIMAの高燃焼度まで照射した。照射は材料試験炉でスィープガスキャプセルを用いて行い、その後各種照射後試験を行った。その結果、照射初期には貫通破損粒子が無かったが、照射中に貫通破損が発生したことがわかった。照射後試験において、破損粒子を見つけだし、SEM及びEPMA観察を行った結果、内圧破損が生じた可能性が高いことがわかった。計算を行った結果、健全粒子は内圧には至らず、製造時SiC層破損粒子のPyC層の破損により、貫通破損に至った可能性があることがわかった。
