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論文

Oxidation characteristics of lead-alloy coolants in air ingress accident

近藤 正聡*; 大久保 成彰; 入澤 恵理子; 小松 篤史; 石川 法人; 田中 照也*

Energy Procedia, 131, p.386 - 394, 2017/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:95.35

鉛合金冷却高速炉の空気侵入事故におけるPb合金冷却材の化学的挙動を、種々の組成のPb合金の熱力学的考察および静的酸化実験によって調べた。鉛ビスマス(Pb-Bi)合金の性的酸化試験の結果、空気中の773KではPbOが優先的に形成され合金中からPbが減少したが、Biはこの酸化挙動には関与しなかった。その後Biが濃縮するとPb-Bi酸化物の他Bi$$_{2}$$O$$_{3}$$が形成された。合金の酸化速度は鋼の酸化速度よりもはるかに大きく、合金中のPb濃度が高いほど大きくなった。Pb-Bi合金とステンレス鋼との共存性は、合金中のPb濃度が低くなると悪化した。合金中のBi組成によって溶解タイプの腐食が促進されたためである。一方、Pb-Li合金は、Li$$_{2}$$PbO$$_{3}$$およびLi$$_{2}$$CO$$_{3}$$を形成しながら酸化が進行し、合金からLiが減少した。冷却材のこれらの酸化物は、空気侵入事故時の原子炉冷却系の酸素濃度増加後に低温領域で生成すると考えられる。

論文

Magnetic structures of FeTiO$$_3$$-Fe$$_2$$O$$_3$$ solid solution thin films studied by soft X-ray magnetic circular dichroism and ab initio multiplet calculations

北條 元*; 藤田 晃司*; 池野 豪一*; 的場 智彦*; 溝口 照康*; 田中 功*; 中村 哲也*; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 田中 勝久*

Applied Physics Letters, 104(11), p.112408_1 - 112408_5, 2014/03

AA2015-0416.pdf:1.6MB

 被引用回数:5 パーセンタイル:26.55(Physics, Applied)

The solid solutions between ilmenite and hematite have recently attracted considerable attention as a spintronic material due to their interesting magnetic and electrical properties. In this study, the electronic and magnetic structures of epitaxially grown ilmenite-hematite solid solution thin films were investigated by combining X-ray absorption near-edge structure (XANES), X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) for two different crystallographic projections, and first-principles theoretical calculations.

論文

Measurement of reaction rates in Li/V-alloy assembly with 14 MeV neutron irradiation

田中 照也*; 佐藤 聡; 近藤 恵太郎; 落合 謙太郎; 村田 勲*; 高倉 耕祐; 佐藤 文信*; 加田 渉*; 飯田 敏行*; 今野 力; et al.

Fusion Science and Technology, 60(2), p.681 - 686, 2011/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.72(Nuclear Science & Technology)

Li/V合金ブランケット設計における核計算精度を調べるため、内部に5cm厚のV合金層を設けた46$$times$$51$$times$$51cm$$^3$$の固体Liブロック体系に対する14MeV中性子照射実験を実施した。体系内にはNb, Ni, In, Au箔、及び$$^6$$Li濃縮($$^6$$Li: 95.5%), $$^7$$Li濃縮($$^7$$Li: 99.9%)Li$$_2$$CO$$_3$$ペレットを設置し、$$^{93}$$Nb(n,2n)$$^{rm 92m}$$Nb, $$^{58}$$Ni(n,p)$$^{58}$$Co, $$^{115}$$In(n,n')$$^{rm 115m}$$In, $$^{197}$$Au(n,$$gamma$$)$$^{198}$$Au反応の反応率とトリチウム生成率を測定した。測定結果はMCNP5, JENDL-3.3, JENDL/D-99を用いた中性子輸送,反応率計算結果と比較した。Nb, Ni, In箔の反応率についての比較は、高速中性子輸送に関しておおむね10%以内で実験と計算が一致していることを示した。Au箔の反応率についてはV合金層表面において15%程度計算値が過小となり、過去に指摘されているVの4keV付近の弾性散乱断面積の問題に起因している可能性がある。トリチウム生成率については$$^6$$Li濃縮,$$^7$$Li濃縮Li$$_2$$CO$$_3$$ペレットで各々、2-8%及び1-4%で計算値と実験値は一致した。

論文

Spectral effects of activation for liquid blanket relevant materials induced by D-T neutron irradiation

Li, Z.*; 田中 照也*; 室賀 健夫*; 佐藤 聡; 西谷 健夫

Fusion Science and Technology, 52(4), p.817 - 820, 2007/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

FNSのDT中性子源を用いて、Li/V-alloy及びFlibe/V-alloy先進液体金属冷却ブランケットシステムに用いられる主要材料の放射化特性評価を実施した。V合金構造材,MHD効果低減用電気絶縁被覆材Er$$_{2}$$O$$_{3}$$及び溶融塩Flibeの放射能を評価するために、各々V-4Cr-4Ti箔,金属Er箔及びテフロンシートを照射試料とした。特に、放射化特性の中性子スペクトル依存性を検証する目的で、14MeV単色中性子照射に加えて、ベリリウム及び固体リチウムブロックで構築した3種類のモックアップ内における照射を行い、試料の誘導放射能をGe検出器により測定した。測定結果は、MCNP, JENDL3.3による中性子輸送計算及び群定数が315群のFISPACT-2001, EAF-2001による誘導放射能計算結果と比較し、14MeV単色中性子及びモックアップ内における照射では7核種について、両者は$$sim$$20%以内で一致した。また、誘導放射能計算におけるエネルギー群数と計算精度の関係も調べ、一部の核種で175群における計算結果が315群における計算結果と比較して10-50%過大評価となることを示した。

論文

Activation experiment with D-T neutrons on materials relevant to liquid blankets

Li, Z.*; 田中 照也*; 室賀 健夫*; 佐藤 聡; 西谷 健夫

Fusion Engineering and Design, 81(23-24), p.2893 - 2897, 2006/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.64(Nuclear Science & Technology)

Li/V合金,Flibe/V合金先進液体ブランケットシステムに用いられる材料の放射化特性を調べるために、FNSにおいてDT中性子照射実験を行った。V合金構造材,MHD圧力損失低減用のEr$$_{2}$$O$$_{3}$$電気絶縁皮膜,Flibe中におけるフッ素の放射化特性を調べるために、V-4Cr-4Ti合金(NIFS-HEAT2),金属Er箔,テフロンフォイルを試料として用いた。単色14MeV中性子の直接照射とともに、特に、低エネルギー中性子に対する応答を調べるためにBeモックアップ内に設置した試料に対する照射を実施した。照射後のGe検出器を用いた$$gamma$$線エネルギースペクトル測定から$$^{161}$$Er, $$^{167}$$Ho, $$^{168}$$Ho, $$^{171}$$Er, $$^{18}$$F, $$^{51}$$Ti, $$^{52}$$V, $$^{48}$$Scの放射能を分析し、MCNP-4C及びJENDL3.3により得られた中性子スペクトルとFISPCT-2001コードを用いて計算された誘導放射能との比較を行った。分析値と計算値は約20%以内で一致したものの、$$^{168}$$Hoに関しては約40%の違いが見られた。

論文

Irradiation effect of 14 MeV neutron on interlaminar shear strength of glass fiber reinforced plastics

西村 新*; 菱沼 良光*; 妹尾 和威*; 田中 照也*; 室賀 健夫*; 西嶋 茂宏*; 片桐 一宗*; 竹内 孝夫*; 進藤 裕英*; 落合 謙太郎; et al.

AIP Conference Proceedings 824, p.241 - 248, 2005/09

国際熱核融合実験炉の設計では中性粒子ビーム入射のポートからの放射線ストリーミングによる影響で超伝導コイルで使用されるガラス繊維強化プラスチックが中性子及び$$gamma$$線に曝される。放射線照射による有機絶縁材料の材料強度の劣化は超伝導コイルシステムの健全性に大きな影響を与える可能性がある。本研究では日本原子力研究開発機構DT中性子源FNSによる14MeV中性子照射及び大阪大学のCo-60線源による$$gamma$$線照射実験を実施し、候補ガラス繊維強化プラスチックG-10CRの割裂強度の推定及び層間せん断強さの実験的検証を行った。その結果、1MGy以上のCo-60$$gamma$$線照射に関しては劣化が確認されたが、本研究でのDT中性子照射量(3$$times$$10$$^{19}$$n/m$$^{2}$$)内での材料的劣化は認められなかった。

論文

Radioactivity of the vanadium-alloy induced by D-T neutron irradiation

佐藤 聡; 田中 照也*; 堀 順一; 落合 謙太郎; 西谷 健夫; 室賀 健夫*

Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part2), p.1648 - 1652, 2004/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:17.98(Materials Science, Multidisciplinary)

バナジウム合金は、良好な機械特性,液体リチウムとの共存性,低放射化特性の観点から、液体リチウムブランケット核融合炉構造体の候補材料である。しかしながら、バナジウム合金の誘導放射能は、不純物によって増加される懸念があり、不純物を考慮した誘導放射能を評価することが重要である。そこでバナジウム合金に対してDT中性子照射実験を行い、誘導放射能を評価した。異なる手法で製作したインゴットから取り出した6種類の試験片に対して、FNSを用いて実験を行った。10$$^9$$$$sim$$10$$^10$$のフラックスで、10分$$sim$$15日の期間試験片を照射した。照射後数分$$sim$$数か月後の誘導放射能を、高純度Gr検出器による$$gamma$$線分析器を用いて測定した。加えて、照射後数か月後の崩壊熱を、全エネルギー吸収スペクトロメーターによって測定した。その結果、$$^28$$Al, $$^56$$Mn, $$^24$$Na等の放射性同位体が検出でき、バナジウム合金中の不純物濃度を同定した。NIFS製のバナジウム合金中のAl濃度は70wppmであるのに対し、ANL及びSSWIP製中のAl濃度は各々、170及び380wppmであった。NIFS製に関しては、設計目標値の91wppm以下であることがわかった。モンテカルロ計算によって崩壊熱を求めた結果、計算値は実験値と15%以内で一致することがわかった。

論文

First principles study of core-hole effect on fluorine K-edge X-ray absorption spectra of MgF$$_{2}$$ and ZnF$$_{2}$$

山本 知之*; 溝口 照康*; 巽 一厳*; 田中 功*; 足立 裕彦*; 村松 康司; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Materials Transactions, 45(7), p.1991 - 1993, 2004/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:39.07(Materials Science, Multidisciplinary)

MgF$$_{2}$$とZnF$$_{2}$$のFKX線吸収スペクトルにおける内殻空孔の影響を第一原理計算で解析した。その結果、実験スペクトルは内殻空孔を考慮した計算によって再現することができた。また、計算におけるスーパーセルの大きさの効果も効いていた。

報告書

核融合炉用無機絶縁ケーブルの中性子照射効果に関する研究(委託研究)

飯田 敏行*; 田中 照也*; 佐藤 文信*; 落合 謙太郎; 西谷 健夫

JAERI-Tech 2002-077, 38 Pages, 2002/09

JAERI-Tech-2002-077.pdf:2.7MB

核融合診断系の設計のために、中性子照射下における電気絶縁材料の過渡的な特性低下の問題が注目されている。本研究では、酸化マグネシウムを絶縁体とした同軸型無機絶縁(MI)ケーブルの14MeV中性子照射下における電気的特性の変化について調べている。14MeV中性子照射実験は日本原子力研究所FNS施設において実施した。MIケーブルの芯線-シース間の漏れ電流の変化を中性子誘起伝導の効果として測定した。中性子誘起電流は芯線-シース間電圧及び中性子フラックスにほぼ比例して増加した。また、中性子フラックスが大きく変化する時に大きな誘起電流が過渡的に発生することや、芯線とシースが同電位である場合にも誘起電流が生ずることを観測した。これらの現象は、ケーブル絶縁層内に電荷蓄積が起こっていることやそれに伴う分極効果が複雑にケーブルの電気伝導特性に影響していることを示唆している。また、放射線誘起伝導の機構を調べるために行った$$gamma$$線照射実験及びパルスX線照射実験の結果と若干の考察を述べる。

論文

Absolute measurement of D-T neutron flux with a monitor using activation of flowing water

宇野 喜智; 金子 純一; 西谷 健夫; 前川 藤夫; 田中 照也; 柴田 泰生*; 池田 裕二郎; Khripunov, V.*; Walker, C. I.*; 海老澤 克之*; et al.

Fusion Engineering and Design, 56-57, p.895 - 898, 2001/10

 被引用回数:6 パーセンタイル:45.58(Nuclear Science & Technology)

循環水のD-T中性子による放射化反応を利用したITER用プラズマ診断中性子モニターの開発の一環として、原研FNSを用いて中性子束の絶対測定精度を検証する実験を行った。FNSに循環水ループを設置し、核融合炉の中性子場を模擬するためにSS-316/水遮蔽ブランケット模擬体系を使用し実験を行った。水とD-T中性子が反応して$$^{16}$$O(n,p)$$^{16}$$N反応により生成する$$^{16}$$Nが放出する$$gamma$$線をBGOシンチレータにより測定し、この計算値から$$^{16}$$O(n,p)$$^{16}$$N反応の断面積データ、MCNPコードにより計算した模擬体系中の中性子スペクトル及びBGOシンチレータの検出効率を用いて中性子発生量を求めた。結果は精度3%で校正された随伴$$alpha$$粒子モニターにより測定された中性子発生量と良い一致を示した。

報告書

Technical feasibility study for the D-T neutron monitor using activation of flowing water

宇野 喜智; 金子 純一; 西谷 健夫; 前川 藤夫; 田中 照也; 池田 裕二郎; 竹内 浩

JAERI-Research 2001-007, 42 Pages, 2001/03

JAERI-Research-2001-007.pdf:8.74MB

循環水の放射化を利用したD-T中性子モニターの技術的成立性に関する実験的研究をITER R&Dタスクとして行った。FNSのD-T中性子源を用いて、パルス中性子に対する時間分解能を調べたところ、10.7m/sの流速において50msの時間分解能が得られた。またITERのブランケット領域の中性子場を模擬するためにステンレス綱/水体系内に水ループを挿入して、中性子束の測定精度の検証実験を行った。その結果、測定誤差は10%以下であり、ITER用中性子モニターとして利用可能であることを示した。

論文

Diamond radiation detector made of an nultrahigh-purity type IIa diamond crystal grown by high-pressure and high-temperature synthesis

田中 照也; 金子 純一; 竹内 大輔*; 角谷 均*; 片桐 政樹; 西谷 健夫; 竹内 浩; 飯田 敏行*; 大串 秀世*

Review of Scientific Instruments, 72(2), p.1406 - 1410, 2001/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:44.76(Instruments & Instrumentation)

従来の高純度IIa型ダイヤモンド放射線検出器では、結晶中の不純物に起因する電荷キャリアの捕獲が問題となっていた。そこで今回、窒素不純物を従来の1/10(0.1ppm)に低減した高圧高温合成超高純度IIa型ダイヤモンド結晶を用いてダイヤモンド放射線検出器を製作した。正孔のドリフトが信号形成の主体となる条件で測定した5.486MeV$$alpha$$線のエネルギースペクトル中に複数のピークが観測された。このことは、結晶中に特性の異なる複数の領域が存在していることを示す。そのうちの一つのピークは、従来の高純度IIa型ダイヤモンド検出器と比較して、370nmの紫外光照射の影響を受けにくかったことから、結晶の一部分は不純物の影響が少なく、検出器製作に適した特性を持っている可能性が高い。

論文

Technical feasibility study on a fusion power monitor based on activation of water flow

金子 純一; 宇野 喜智; 西谷 健夫; 前川 藤夫; 田中 照也; 柴田 泰成; 池田 裕二郎; 竹内 浩

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.809 - 813, 2001/01

ITER用核計装開発の一環として、水の放射化を用いた核融合出力モニターの開発を行った。これは、水と14-MeV中性子により起こる$$^{16}$$O(n,p)$$^{16}$$N反応によって生成する$$^{16}$$Nの崩壊に伴う6-MeVの$$gamma$$線を測定することで、D-T中性子発生量、すなわち核融合出力をモニターするものである。本核融合出力モニターは、第一壁から生態遮蔽の外側にまで張り巡らされたループ状の水配管と$$gamma$$線検出器(例えばBGOシンチレータ)から構成され、高信頼性、長期安定性、絶対測定及び保守性の点で優れた特徴を持つ。パルス中性子を用いた時間分解能測定実験では、プラズマ診断用途で要求される100msの時間分解能を十分に満たす50msの時間分解能を達成した。また中性子モニターの時間応答が乱流核酸モデルによって記述できることを明らかにした。

論文

Technical feasibility study in a fusion power monitor based on activation of water flow

金子 純一; 宇野 喜智; 西谷 健夫; 前川 藤夫; 田中 照也; 柴田 京成; 池田 裕二郎; 竹内 浩

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.809 - 813, 2001/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:47.96(Instruments & Instrumentation)

ITER用核計装開発の一環として、水の放射化を用いた核融合出力モニターの開発を行った。本核融合出力モニターは、14MeV中性子によって照射された水の中で$$^{16}$$O(n,p)$$^{16}$$N反応の結果発生する$$^{16}$$Nからの6.1及び7.1MeV$$gamma$$線を測定することで、DT中性子発生量、すなわち核融合出力をモニターするものであり、第一壁から生体遮蔽の外側まで張り巡らされたループ状の水配管と$$gamma$$線検出器から構成される。本システムは金属箔放射化法と同等の絶対測定であると同時に、ある程度の時間分解能をもった連続測定が可能である。さらに検出感度安定性、DT中性子に対してのみ有感等の優れた特長を持つ。本研究では本システムの技術的成立性検証を目的とし、流速に村する$$gamma$$線収量依存性並びに時間応答に関する実験を行った。その結果、プラズマ診断用途で要求される100msの時間分解能を十分に満たす50msの時間分解能を達成した。また中性子モニターの時間応答が乱流拡散モデルによって記述できることを明らかにした。さらに実験結果をもとにITER-FEATに本システムを設置した場合の検出感度を概算した結果、十分な感度をもったシステムを構築可能であることがわかった。

口頭

Irradiation effect of D-T neutron on superconducting magnet materials for fusion

西村 新*; 菱沼 良光*; 妹尾 和威*; 田中 照也*; 室賀 健夫*; 西嶋 茂宏*; 片桐 一宗*; 竹内 孝夫*; 進藤 裕英*; 落合 謙太郎; et al.

no journal, , 

燃焼プラズマ核融合装置では強い磁場強度と燃焼プラズマを維持するための超伝導磁石システムが利用される。この核融合装置ではプラズマを高温にするためにNBIや電子サイクロトロン共鳴装置等の加熱装置が大型ポートに設置される。そのため超伝導磁石冷却用のクライオスタットがDT核融合中性子に曝され、超電導材料にダメージを与えることが懸念される。中性子照射による候補超伝導材料の劣化特性メカニズムを検証及び照射による超伝導材料への効果のデータを構築するために、日本原子力研究開発機構の核融合中性子源FNSによる超伝導材料照射実験を行いその照射影響を調べた。その結果、中性子照射による臨界温度の低下が観測されたものの、ITERクラスでは問題とならないことを確認した。

口頭

Li/V合金模擬体系内の反応率及びトリチウム生成率測定

田中 照也*; 室賀 健夫*; 佐藤 聡; 落合 謙太郎; 高倉 耕祐; 近藤 恵太郎; 今野 力; 加田 渉*; 佐藤 文信*; 村田 勲*; et al.

no journal, , 

液体Li冷却核融合ブランケットのニュートロニクス設計における計算精度を検証するために、Li/V(バナジウム)合金模擬体系に対する14MeV中性子照射実験を原子力機構・FNS施設において実施した。模擬体系は金属Liブロックを用いて45$$times$$50$$times$$50cm$$^{3}$$の寸法に構築し、模擬体系内部の前面から15cmの位置に23$$times$$24$$times$$5cm$$^{3}$$のV合金層を設けた。また、模擬体系の中心軸上には直径20mmの貫通孔を設け、小型リチウムガラスシンチレーション検出器を挿入して、$$^{6}$$Liからのトリチウム生成率分布を測定した。得られたトリチウム生成率分布はV合金層近傍において増加しており、これは、V合金の弾性・非弾性散乱による中性子の減速,反射及び(n, 2n)反応に起因すると考えられる。また、模擬体系の中心軸上にNb, Ni, In, Au箔を設置した中性子照射を行い、反応率の測定も行った。講演会では、MCNP5コードとJENDL-3.3ライブラリーを用いた計算結果との比較についても報告する。

口頭

Effect of neutron irradiation on rhenium cluster formation in tungsten and tungsten rhenium alloys and Introduction of the research for aging management of JAEA

Hwang, T.; 長谷川 晃*; 戸村 恵子*; 海老澤 直樹*; 外山 健*; 永井 康介*; 福田 誠*; 宮澤 健*; 田中 照也*; 野上 修平*

no journal, , 

To clarify the irradiation hardening behavior of neutron-irradiated tungsten(W), the formation behavior of rhenium(Re)-enriched cluster and W-Re precipitation with displacement damage in fission reactors environment was investigated by the atom probe tomography (APT) technique, and the results obtained by APT and microstructural observation by transmission electron microscopy (TEM) were compared. The samples were irradiated to 0.96 dpa at 538$$^{circ}$$C in a fast experimental reactor Joyo, and irradiated to 0.90 dpa at 500$$^{circ}$$C in a mixed spectrum reactor HFIR. The chemical compositions of the matrix, Re clusters, and precipitates were determined by the AP analysis. The Joyo-irradiated samples contained lower levels of transmuted Re and Os, while the HFIR-irradiated samples contained higher levels of Re and Os. The Re-enriched clusters demonstrated characteristic spatial distribution related to defect cluster distribution in each irradiated specimen.

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