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論文

水素分配制御によるアルミニウム合金の力学特性最適化

戸田 裕之*; 山口 正剛; 松田 健二*; 清水 一行*; 平山 恭介*; Su, H.*; 藤原 比呂*; 海老原 健一; 板倉 充洋; 都留 智仁; et al.

鉄と鋼, 105(2), p.240 - 253, 2019/02

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

本レビューでは、高強度アルミニウム合金の水素脆化に関する研究活動、特に様々なトラップサイトでの水素トラップとそれによる水素脆化への影響に焦点を当てて報告する。高亜鉛濃度Al-Zn-Mg合金において、高分解能TEM法による析出物のナノ構造及び界面構造の分析や、高分解能X線マイクロトモグラフィー技術による詳細な破壊マイクロメカニズムとマイクロ構造-破壊特性関係の調査がなされ、さらに、ごく最近実現された超高分解能X線顕微鏡により特徴的な局部的変形、亀裂の発生・成長が観察されている。また、第一原理シミュレーションによる数々の水素トラップサイトのトラップエネルギー導出を元に、変形・破壊中の水素再分配が解析された。水素の再分配と3つの異なるミクロ機構による水素脆化との間の関係を論じ、水素脆化が起こるための現実的な条件を説明する。

報告書

再冠水試験におけるボーリングピットの埋め戻し試験

高安 健太郎; 大貫 賢二*; 川本 康司*; 高山 裕介; 見掛 信一郎; 佐藤 稔紀; 尾上 博則; 竹内 竜史

JAEA-Technology 2017-011, 61 Pages, 2017/06

JAEA-Technology-2017-011.pdf:9.15MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、超深地層研究所計画に基づき、結晶質岩(花崗岩)を対象として三つの必須の課題(地下坑道における工学的対策技術の開発、物質移動モデル化技術の開発、坑道埋め戻し技術の開発)の調査研究を進めている。これらの研究開発課題のうち、坑道埋め戻し技術の開発の一環として再冠水試験を実施している。この試験は、坑道掘削による周辺岩盤や地下水に及ぼす影響が、坑道の冠水によって回復する過程を把握することを目的として、深度500mの水平坑道の北端部切羽より約40m手前に止水壁を施工して冠水坑道とし、再冠水して実施するものである。本報告書は、再冠水試験の一環として2014年度に実施した冠水坑道のピットにベントナイト混合土を用いた埋め戻し試験と埋め戻し施工の結果、及び引き続き2014年9月から2016年3月までのピットでの観測結果を報告するものである。

論文

SPECT imaging of mice with $$^{99m}$$Tc-radiopharmaceuticals obtained from $$^{99}$$Mo produced by $$^{100}$$Mo(n,2n)$$^{99}$$Mo and fission of $$^{235}$$U

橋本 和幸; 永井 泰樹; 川端 方子; 佐藤 望*; 初川 雄一; 佐伯 秀也; 本石 章司*; 太田 雅之; 今野 力; 落合 謙太郎; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 84(4), p.043202_1 - 043202_4, 2015/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:58.15(Physics, Multidisciplinary)

The distribution of $$^{99m}$$Tc-radiopharmaceutical in mouse was obtained with SPECT for the first time using $$^{99m}$$Tc, which was separated by thermochromatography from $$^{99}$$Mo produced via the $$^{100}$$Mo(n,2n)$$^{99}$$Mo reaction with accelerator neutrons. The SPECT image was comparable with that obtained from a fission product $$^{99}$$Mo. Radionuclidic purity and radiochemical purity of the separated $$^{99m}$$Tc and its aluminum concentration met the United States Pharmacopeia regulatory requirements for $$^{99m}$$Tc from the fission product $$^{99}$$Mo. These results provide important evidence that $$^{99m}$$Tc radiopharmaceutical formulated using the $$(n,2n)$$ $$^{99}$$Mo can be a promising substitute for the fission product $$^{99}$$Mo. A current and forthcoming problem to ensure a reliable and constant supply of $$^{99}$$Mo in Japan can be partially mitigated.

論文

Development of science-based fuel technologies for Japan's Sodium-Cooled Fast Reactors

加藤 正人; 廣岡 瞬; 生澤 佳久; 武内 健太郎; 赤司 雅俊; 前田 宏治; 渡部 雅; 米野 憲; 森本 恭一

Proceedings of 19th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC 2014) (USB Flash Drive), 12 Pages, 2014/08

ウラン-プルトニウム混合酸化物(MOX)はナトリウム冷却高速炉の燃料として開発が進められている。MOXペレットの焼結挙動や照射挙動を解析するために、サイエンスベース燃料技術の開発を進めてきた。この技術は、適切な燃料製造条件や照射挙動解析結果について、機構論的なモデルを用いて計算し、供給することができる。

論文

Single crystal growth and various electronic states in Yb-based compounds

広瀬 雄介*; 吉内 伸吾*; 西村 尚人*; 阪口 準也*; 榎 健太郎*; 岩川 健*; 三浦 泰直*; 杉山 清寛*; 大貫 惇睦; 摂待 力生*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.1858 - 1861, 2013/06

 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)

We succeeded in growing single crystals of YbTIn$$_5$$ (T: Co, Rh, Ir), YbGa$$_4$$, YbT$$_2$$Zn$$_{20}$$ (T: Co, Rh, Ir), etc. The electronic and magnetic properties are clarified by measuring the electrical resistivity, magnetic susceptibility, magnetization, specific heat and de Haas-van Alphen effect.

論文

高速炉用燃料及びガス炉用燃料

武内 健太郎

テキスト「核燃料サイクル」(インターネット), 4 Pages, 2013/02

高速炉用燃料及びガス炉用燃料について、燃料の特徴、製造・加工方法及び技術開発の今後の方向性についてテキストとしてまとめた。

論文

Measurement of oxygen potential of (U$$_{0.8}$$Pu$$_{0.2}$$)O$$_{2pm x}$$ at 1773 and 1873 K, and its analysis based on point defect chemistry

加藤 正人; 中道 晋哉; 武内 健太郎; 砂押 剛雄*

CALPHAD; Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, 35(4), p.623 - 626, 2011/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:51.61(Thermodynamics)

ウラン・プルトニウム混合酸化物は、高速炉の燃料として用いられる。MOXは、蛍石構造を持つ酸素不定比性化合物であり、ハイパー,ハイポストイキオメトリの両方の組成で安定な酸化物である。MOXの酸素量は、基礎特性に大きく影響するため、酸素量と酸素ポテンシャルの関係を評価することは大変重要である。本研究では、(U$$_{0.8}$$Pu$$_{0.2}$$)O$$_{2pm x}$$の酸素ポテンシャル測定を1773K及び1873Kで行った。測定は熱重量計を用いて気相平衡法で行った。酸素ポテンシャルを温度,O/Mの関数として決定し、点欠陥モデル用いて定比組成の酸素ポテンシャルを1773K及び1873Kにおいて、それぞれ-311kJ/mol及び-299kJ/molと得た。

論文

Development of pressing machine with a die wall lubrication system for the simplified MOX pellet fabrication method in the FaCT project

須藤 勝夫; 高野 龍雄; 武内 健太郎; 木原 義之; 加藤 正人

Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 5 Pages, 2011/12

原子力機構では、高速増殖炉サイクルの実用化研究開発において、MOX燃料製造プロセスの合理化を目的に、簡素化ペレット法に関する技術開発を行っている。簡素化ペレット法については、実験室規模の試験によりその技術的成立性を確認している。簡素化ペレット法の枢要技術の1つにダイ潤滑成型技術があり、ここでは、実験室規模の試験の次のステップとして、kgスケールでの簡素化ペレット法によるMOXペレット製造試験を行う目的で、ダイ潤滑機構を組み込んだ成型機を開発したので、その概要を報告する。

論文

Development of oxygen-to-metal ratio of MOX pellet adjustment technology for the simplified MOX pellet fabrication method in the FaCT project

高野 龍雄; 須藤 勝夫; 武内 健太郎; 木原 義之; 加藤 正人

Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 7 Pages, 2011/12

高速増殖炉サイクルの経済性を向上させるための重要な要求事項の一つに、MOX燃料の高燃焼度化が挙げられている。MOX燃料の高燃焼度化は燃料-被覆管の化学的相互作用(PCCI)を増大させるため、高燃焼度化を達成するにはPCCIの要因となる燃料ピン内の余剰酸素を抑制する必要がある。燃料ピン内の余剰酸素を抑制する方法として、MOXペレットの初期O/M比を下げる方法があり、O/M比1.97以下のMOXペレットの製造技術開発を進めている。MOXペレットのO/M比の調整技術は、FaCTプロジェクトにおいて実施している簡素化ペレット法の技術開発において、枢要技術の1つである。これまでのMOXペレットのO/M比の調整技術開発において、酸素ポテンシャル及び酸素相互拡散係数のデータを用いて理論的に熱処理中のO/M比の変化を推定する手法を開発した。これにより、目標とするO/M比のMOXペレットを得るための理論的な熱処理条件を設定することが可能となり、実験室規模($$sim$$数百g)のMOXペレットO/M比調整試験を実施した結果、本手法による熱処理後のO/M比の推定値とほぼ一致することを確認している。ここでは、実験室規模の次のステップとして、小規模(数kg)で目標とするO/M比のMOXペレットを得ることを目的に実施した技術開発の結果について報告する。

論文

Oxide fuel fabrication technology development of the FaCT project, 3; Analysis of sintering behavior for MOX pellet production

廣岡 瞬; 加藤 正人; 武内 健太郎; 高野 龍雄

Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 6 Pages, 2011/12

MOX燃料ペレットの焼結工程における密度変化とO/M変化を、ディラトメータと熱天秤によって測定し、焼結挙動を表す式を作成した。得られた式は、熱処理中の温度パターンと雰囲気中の水素水分比をパラメータとして表した。これらの結果は、焼結工程におけるMOXペレットの密度変化とO/M変化を正確に表現するための重要なデータとなる。

論文

Successful labeling of $$^{rm 99m}$$Tc-MDP using $$^{rm 99m}$$Tc separated from $$^{99}$$Mo produced by $$^{100}$$Mo($textit{n}$,2$textit{n}$)$$^{99}$$Mo

永井 泰樹; 初川 雄一; 金 政浩; 橋本 和幸; 本石 章司; 今野 力; 落合 謙太郎; 高倉 耕祐; 佐藤 裕一*; 河内 幸正*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(8), p.083201_1 - 083201_4, 2011/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:36.94(Physics, Multidisciplinary)

加速器で生成される中性子を酸化モリブデン100に照射して、$$^{100}$$Mo($textit{n}$,2$textit{n}$)$$^{99}$$Mo反応で生成した$$^{99}$$Moから放射性の不純物を除去して$$^{rm 99m}$$Tcを分離抽出すること、そして、$$^{rm 99m}$$Tc-MDP標識化合物を合成することに、世界で初めて成功した。親核の$$^{99}$$Moは、原子力機構の核融合中性子源施設で、トリチウムに重陽子を照射して得られる14MeVの中性子を用いて、$$^{100}$$Mo($textit{n}$,2$textit{n}$)$$^{99}$$Mo反応で生成した。そして、$$^{rm 99m}$$Tcは、昇華法で$$^{99}$$Moから分離抽出し、その放射核純度は、99.99%以上であることを、$$gamma$$分光で確認した。また、$$^{rm 99m}$$Tc-MDP標識率は、99%以上であることを、薄膜クロマト法で確かめた。これらの値は、米国薬局方が高濃縮ウランの核分裂反応で生成される$$^{99}$$Moに対する要請値を超えるものである。そのため、本方法で生成する$$^{99}$$Moは、核分裂法の代替えとして有効であり、我が国の安定かつ信頼性の高い$$^{99}$$Mo供給に寄与するであろう。

論文

Influence of O/M ratio on sintering behavior of (U$$_{0.8}$$,Pu$$_{0.2}$$)O$2±x$

武内 健太郎; 加藤 正人; 砂押 剛雄*

Journal of Nuclear Materials, 414(2), p.156 - 160, 2011/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:50.9(Materials Science, Multidisciplinary)

熱天秤及び熱膨張計を用いて焼結中のMOXペレットのO/M比及び収縮率を測定し、MOXペレットの焼結挙動を評価した。試料にはPu富化度を20wt%に調整したMH-MOX粉末をダイ潤滑法で成型した試料を用い、雰囲気中の水素水分比をパラメータとして等速度昇温試験及び等温保持試験を行った。等速度昇温試験では、水素水分比の減少に伴って収縮速度及びO/M比が増加した。等温保持試験では、O/M比1.98から2.0005の範囲で試験を実施した。得られた結果は式(1)を用いて解析し、焼結メカニズムに関連する定数nを評価した。y=($$Delta$$$$L$$/$$L$$$$_{0}$$)=$$K$$($$T$$)$$^{n}$$ $$t$$$$^{n}$$, (1)解析結果から、MOXペレットの焼結はO/M及び温度によってそのメカニズムが変化することを確認した。

論文

Oxygen potential of (U$$_{0.88}$$Pu$$_{0.12}$$)O$$_{2pm x}$$ and (U$$_{0.7}$$Pu$$_{0.3}$$)O$$_{2pm x}$$ at high temperatures of 1673-1873 K

加藤 正人; 武内 健太郎; 内田 哲平; 砂押 剛雄*; 小無 健司*

Journal of Nuclear Materials, 414(2), p.120 - 125, 2011/07

MOXの酸素ポテンシャルは、多くの報告がされているが、それらのデータは、大きなバラツキを持っている。本研究では、12%と30%Puを含むMOXについて1673-1873Kの温度範囲でガス平衡法により酸素ポテンシャル測定を行った。測定データは、点欠陥モデルにより解析され、定比組成の酸素ポテンシャルを決定し、酸素ポテンシャルに及ぼすPu含有率の影響について評価した。MOXの酸素ポテンシャルは、Pu含有率の増加で上昇した。12%と30%Puを含むMOXの酸素ポテンシャルは、1773Kで-334kJ/mol及び-296kJ/molと得た。

報告書

低密度MOX燃料製造におけるポアフォーマ特性試験

水野 峰雄; 芳賀 哲也; 須藤 勝夫; 武内 健太郎; 沖田 高敏; 木原 義之

JAEA-Technology 2011-009, 100 Pages, 2011/06

JAEA-Technology-2011-009.pdf:32.59MB

高速増殖原型炉もんじゅ用燃料ペレットは85%TDと低焼結体密度仕様であるため、製造には密度を降下させるためのポアフォーマ(以下、PFと略す)として、アビセルが使用されてきた。しかし、近年、アビセルの製造が中止されたため、代替材としてのPF候補材の特性を比較評価するための試験を実施した。下記に示した本試験の結果に基づき、セルフィアをアビセルの代替材に推奨した。(1)セルフィアを添加したペレットの焼結体密度のPF添加による密度降下率は、アビセルを添加したペレットとほぼ同一で、密度のばらつきはPF候補材の中で最も小さい。(2)ペレット外観観察における欠陥発生率は、PF候補材の中で最も低い。(3)セルフィアを添加したペレットのO/Mは、アビセル添加ペレットのO/Mと同等である。(4)ペレット縦断面金相観察におけるマイクロクラック発生の程度は、セルフィアがPF候補材の中で最も小さく、アビセル添加ペレットと同等である。(5)セルフィアを添加したペレットの焼しまり量はアビセル添加ペレットと同等である。上記のとおり、アビセルの代替材として推奨したセルフィアは、アビセル使用終了後のもんじゅ燃料製造に使用される予定である。

論文

Effects of H$$_{2}$$/H$$_{2}$$O ratio in the sintering atmosphere on the sintering behavior of MOX pellets

武内 健太郎; 加藤 正人; 砂押 剛雄*

Proceedings of 2010 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '10) (CD-ROM), p.1866 - 1873, 2010/06

焼結雰囲気中のH$$_{2}$$/H$$_{2}$$O比をパラメータとして焼結中のMOXペレットのO/M変化と収縮率を測定し、焼結雰囲気中の酸素分圧が焼結挙動に与える影響を評価した。焼結中の試料のO/Mは焼結雰囲気中の酸素ポテンシャルと平衡となるO/Mに近づくように変化し、H$$_{2}$$/H$$_{2}$$O比が小さいほど試料のO/Mが高くなるとともに低温側で収縮が進む傾向を示した。試料の収縮速度は、1000$$sim$$1300$$^{circ}$$Cと1400$$sim$$1600$$^{circ}$$Cの2つの温度領域でピークを示し、H$$_{2}$$/H$$_{2}$$O比が小さな試料では、低温領域で収縮速度が大きくなった。この結果から、焼結中のO/Mが高い試料は低温領域で、O/Mの低い試料は高温領域で焼結過程がおもに進んでおり、両温度領域における焼結は異なったメカニズムで支配されているものと考えられる。H$$_{2}$$/H$$_{2}$$O比一定の雰囲気でMOXを焼結するとO/Mが変化しながら焼結が進み、H$$_{2}$$/H$$_{2}$$O比に依存して焼結特性が大きく変化することを確認した。

論文

Feasibilyty study on a simplified MOX pellet fabrication process, the short process, for fast breeder reactor fuel

朝倉 浩一; 武内 健太郎; 牧野 崇義; 加藤 良幸

Nuclear Technology, 167(3), p.348 - 361, 2009/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:62.73(Nuclear Science & Technology)

簡素化MOXペレット製造法,ショートプロセスの技術的な成立性について研究を行った。プルトニウム含有率を30%に調整した約300gのMH-MOX粉末は、転動造粒装置により後続のペレット成型及び焼結プロセスで処理可能な形態に成功裏に処理できた。転動造粒された30%PuO$$_{2}$$-MOX粉末は、ダイ潤滑成型法により中空ペレットへ直接かつスムーズに成型可能であった。ダイ潤滑成型法を用いて調整したペレットは、従来法である粉末潤滑法により調整したペレットよりも高い引張強度を示した。このプロセスでは、グリーンペレット中の添加剤の量を約0.06wt%に制御可能であり、グリーンペレットの脱脂と焼結を同一の炉で処理可能である。転動造粒された30%PuO$$_{2}$$-MOX粉末の平均粒径を制御することにより、1700$$^{circ}$$C 2時間の焼結後に95%以上の理論密度を有するペレットを得ることができた。以上より、MOX中空ペレットを製造するにあたり、ショートプロセスは技術的に成立すると結論付けられる。

論文

Development of an advanced fabrication process for fast reactor MOX fuel pellets

加藤 正人; 瀬川 智臣; 武内 健太郎; 鹿志村 元明; 木原 義之

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycle; Sustainable Options & Industrial Perspectives (Global 2009) (CD-ROM), p.2051 - 2058, 2009/09

原子力機構では、高速炉リサイクル技術(FaCTプロジェクト)の開発のために、マイナーアクチニド含有MOXの開発を進めている。その燃料は、最大5%のマイナーアクチニドを含有する低O/Mの均質燃料である。この燃料の製造技術を確立するために、原料粉末の熱特性と、酸化原料を用いたペレット調製及びO/M調製に関する研究を実施した。

論文

Effective thermal conductivity of MOX raw powder

武内 健太郎; 加藤 正人; 砂押 剛雄*; 青野 茂典; 鹿志村 元明

Journal of Nuclear Materials, 385(1), p.103 - 107, 2009/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.16(Materials Science, Multidisciplinary)

高速増殖炉用MOX燃料ペレットの製造において原料粉末として用いられるMH-MOX粉末中の径方向温度分布を測定し、粉末と雰囲気ガスの熱伝導率をあわせた実効熱伝導率を評価した。得られた実効熱伝導率は非常に小さな値を示し、粉末のO/M,嵩密度,雰囲気ガスの種類によって大きく変化することがわかった。得られた結果はHamiltonとCrosserのモデルによって解析し、粉末特性(O/M,嵩密度,比表面積,平均粒径),雰囲気ガスの熱伝導率及び温度をパラメータとした新たなモデルを作成した。作成した実効熱伝導率のモデルにより、試験結果を$$pm$$12%のばらつきであらわすことができる。

論文

Effect of residual carbon on the sintering behavior of MOX pellets

朝倉 浩一; 武内 健太郎

Journal of Nuclear Materials, 348(1-2), p.163 - 173, 2006/01

 被引用回数:9 パーセンタイル:39.05(Materials Science, Multidisciplinary)

MOX燃料ペレットの焼結挙動への残留炭素の影響を研究するため、異なる量の炭素(290$$sim$$1735ppm)を含むMOXペレットの焼結挙動を1073$$sim$$2023Kの温度範囲で調査した。加熱中の試料の収縮は非接触型のディラトメータで測定した。高炭素残留濃度の2試料は、低残留炭素濃度2試料と比較し、1273$$sim$$1523Kの温度範囲において約6倍の収縮を示した。この挙動は、高残留炭素濃度試料においては、COガスの生成によりO/Mが低下し、結果として金属イオンの相互拡散係数が大きく増加したと考えることに理解できる。低残留炭素濃度試料では、COガスの生成量が小さいため、相互拡散係数には影響しない。2種類の試料における収縮挙動の違いは、セラミックスの初期焼結段階に適用される理論モデルからも議論されている。

論文

コンテナレス法で作製された高純度かんらん石ガラスの特異な構造

小原 真司*; 鈴谷 賢太郎; 竹内 謙*

放射光, 18(6), p.341 - 346, 2005/11

主要な造岩鉱物であるかんらん石(Mg$$_2$$SiO$$_4$$)は、酸素イオンが六方最密充填を持つように、独立したSiO$$_4$$四面体と稜共有によるMgO$$_6$$八面体群が配列している斜方晶であるが、SiO$$_2$$の含有率が33.3mol%と小さいことから通常の融体急冷法で高純度のガラスを得ることが困難である。われわれは、レーザー加熱されたかんらん石融体を不活性ガスと音波で無容器で浮遊させ、レーザーの急断による緩やかな冷却で高純度ガラスを得た。得られたガラスの構造を高エネルギーX線回折,中性子回折を併用し、逆モンテカルロシミュレーションにより解析した。その結果、かんらん石ガラスでは、通常のガラスにおいて主要なネットワーク形成ユニットであるSiO$$_4$$四面体は単量体もしくは二量体のみを形成してネットワークを作らず、MgO$$_4$$, MgO$$_5$$, MgO$$_6$$多面体の頂点及び稜共有により形成されるMg-Oネットワークによってガラス構造が支えられていることが明らかとなった。

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