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直江 崇; 二川 正敏; 菖蒲 敬久; 涌井 隆; 粉川 広行; 竹内 博次*; 川合 將義*
Journal of Nuclear Science and Technology, 45(7), p.698 - 703, 2008/07
被引用回数：12 パーセンタイル：61.74(Nuclear Science & Technology)液体水銀をターゲット材に用いた核破砕中性子源の開発が世界的に行われている。核破砕反応を誘発する陽子線を水銀ターゲットに入射すると、水銀の瞬時発熱により圧力波が発生する。圧力波は、ターゲット容器との相互作用によりキャビテーションを引き起す負圧を発生させる。キャビテーション気泡の崩壊時に発生するマイクロジェットあるいは衝撃波によって生じる局所衝撃は、ターゲット容器壁面にピッティング損傷を形成する。本報では、キャビテーション気泡崩壊により生じる局所衝撃力を、高速度ビデオカメラを用いて観測した気泡崩壊挙動と、数値シミュレーションの比較結果により定量的に評価した。この結果に基づきプラズマ浸炭及びプラズマ窒化から構成される新しい表面改質処理技術を考案し、局所衝撃によるピッティング損傷を抑制するために改質処理条件の最適化を行った。
直江 崇; 粉川 広行; 涌井 隆; 二川 正敏; 竹内 博次*
材料, 57(6), p.576 - 582, 2008/06
液体水銀を核破砕標的に用いたMW級の核破砕中性子源がJ-PARCに設置される。大強度のパルス陽子線が25Hzで水銀に入射すると、水銀を包含するターゲット容器には、水銀の熱膨張によって励起される圧力波により繰り返し応力が負荷される。同時に、圧力波の伝播過程で生じるキャビテーション気泡の崩壊により、ターゲット容器の内壁にはピッティング損傷が付加される。これまでに、表面硬化処理を施すことで、ピッティング損傷をある程度抑制できることを確認している。しかしながら、界面強度が不十分のため、百万回を超える局所衝撃負荷によりき裂や剥離が生じることが明らかとなった。本報では、これまでの実験に基づいて、プラズマ浸炭とプラズマ窒化処理を階層的に処理した新たな表面改質処理を開発した。本改質処理材に対して、ピッティング損傷を付加し、曲げ疲労試験を行った結果、表面改質によるピッティング損傷抑制効果と疲労強度の向上を確認した。
二川 正敏; 直江 崇; 涌井 隆; 粉川 広行; 竹内 博次*
no journal, ,
J-PARC核破砕中性子源水銀ターゲット容器構造材のために新たに開発したプラズマ窒化及び浸炭からなる表面改質技術について紹介する。水銀ターゲット容器は高出力化に伴い、キャビテーション損傷が容器寿命に対する決定因子となる。これまでに、水銀接触界面の容器材料表面を硬化させることで、キャビテーション損傷をある程度軽減できることを示している。しかしながら、コーティング等は基材界面で急激な材料特性変化を示すため、基材界面に沿った剪断応力による剥離が容易に生じる。そこで、プラズマ窒化と浸炭処理を階層的に行うことで表層厚さ方向に傾斜的な硬度分布を発現できる表面改質処理を考案した。さらに、高速度カメラで撮影したキャビテーションバブル崩壊挙動から定量的に推測した局所衝撃荷重に対して有効な表面処理条件の最適化を行った。この結果、キャビテーション損傷が顕著となるまでのパルス受け入れ回数を非処理材に比べて約1桁増加できることを明らかにした。
二川 正敏; 直江 崇; 粉川 広行; 竹内 博次*; 川合 將義*
no journal, ,
核破砕パルス中性源水銀ターゲットでは、大強度陽子線入射時に核破砕に伴う瞬時発熱により圧力波が発生する。圧力波の伝播過程でキャビテーションが発生し、衝撃壊食がターゲット容器内壁に形成される。本報では、超高速度撮影により固体界面に生じた水銀キャビテーション気泡の発生崩壊過程を明らかにし、水銀液滴衝突数値解析と比較考察を加えることで、気泡崩壊による局所衝撃力及び発生応力の定量評価を行った。さらに、新たに開発した階層型表面処理技術を適用し、解析結果から推定した損傷の低減化に有効な表面改質層を考案した。
竹内 幸生*; 谷口 圭輔*; 新井 宏受*; 吉田 博文*; 藤田 一輝*; 高橋 勇介*; 倉元 隆之*; 野村 直希*; 萩原 大樹; 土肥 輝美; et al.
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所(FDNPP)の事故によって陸域に沈着したCs-137は、河川を介して海洋へと移行している。河川におけるCs-137濃度は低下傾向が続いているが、懸濁態については、一時的に高い濃度が観測される場合がある。不溶性放射性セシウム粒子(CsMP)の存在が、その一因となっている可能性が指摘されている。例えば、阿武隈川水系の口太川で2011-2016年に採取された6つの浮遊砂試料から、1-17個のCsMP(0.1Bq以上)が発見され、試料全体に占めるCsMP由来の放射能の比率が1.30-67.4%であると報告された事例がある。しかし、FDNPPに近い浜通り地域では、CsMPが河川水中の懸濁態Cs-137濃度に与える影響について、定量的に評価された事例はない。そこで、本研究では、浜通り地域を中心に幅広いCs-137沈着量を示す複数の流域で浮遊砂試料を採取し、オートラジオグラフィーによるCsMPの検出を試み、試料全体の放射能濃度に占めるCsMP由来のCs-137の割合の算出を試みた。福島県浜通りに位置する猿田川、七日沢、高瀬川と、阿武隈川流域に位置する布川に計5か所の河川観測点を設け、浮遊砂サンプラーにより浮遊砂試料を採取した。各試料は、凍結乾燥の後、Ge半導体検出器によりCs-137濃度を測定した。その後、各試料(1.5-3.0g)をポリ袋に封入し、濃度既知の2個のCsMP(基準粒子)とともにイメージングプレートを用いて60分間曝射するオートラジオグラフィーを行った。IP像の輝度と放射能の関係から、0.25Bq(基準粒子の放射能)を超える粒子をCsMPとして取り扱うこととした。その結果、阿武隈川水系の布川では検出されなかったが、浜通りの4地点の浮遊砂試料からは、いずれもCsMPとみられる粒子の存在が確認された。CsMP由来のCs-137濃度の割合は2.3-5.3%程度であった。このことから、CsMP由来の放射能の比率は低いものの、CsMPが浜通りの河川水中の懸濁物質に一般的に含まれる可能性があることが示唆された。
市原 大嗣*; 勝木 健太*; 新井 剛*; 渡部 創; 佐野 雄一; 竹内 正行
no journal, ,
抽出クロマトグラフィ法において、MA(III)・Ln(III)共回収工程のMA製品に含まれるMo(VI)及びSb(III)の選択的分離除去技術の確立を指向し、メタスズ酸(H
SnO
)の基礎吸着性能を評価した。本研究の成果よりメタスズ酸は、硝酸濃度0.1MにおいてMo(VI)及びSb(III)の分離が可能であることが示された。
