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論文

Improvement of plant reliability based on combining of prediction and inspection of crack growth due to intergranular stress corrosion cracking

内田 俊介; 知見 康弘; 笠原 茂樹; 塙 悟史; 岡田 英俊*; 内藤 正則*; 小嶋 正義*; 木倉 宏成*; Lister, D. H.*

Nuclear Engineering and Design, 341, p.112 - 123, 2019/01

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

原子力プラントでは、リスク基準保全(RBM)にサポートされた信頼性基準保全(RCM)に基づくプラント信頼性向上策が採用されつつある。RBMは主要な材料に生じつつある欠陥をその進展過程で予測し、検査、保全を最適に組合せて実施されるものである。プラント全体にわたり、IGSCCを早期検出することにより、水化学制御などの適切な対応策の適用が可能となる。腐食環境とき裂進展の予測を組合せ、IGSCC決定因子である腐食電位、材料のSCC感受性、残留応力の不確実さが余寿命予測に及ぼす影響を定量的に評価した。結論として、(1)予測による重点検査箇所の効率的な選定、(2)検査による予測精度の向上、を結合させることによりプラントの信頼性向上に貢献できることを示した。

論文

Convergence behavior in line profile analysis using convolutional multiple whole-profile software

熊谷 正芳*; 内田 知宏*; 村澤 皓大*; 高村 正人*; 池田 義雅*; 鈴木 裕士; 大竹 淑恵*; 浜 孝之*; 鈴木 進補*

Materials Research Proceedings, Vol.6, p.57 - 62, 2018/10

 パーセンタイル:100

The convergence behavior of the parameters related to microstructural characteristics $$a$$-$$e$$ was studied during optimizations in a common line profile analysis software program based on the convolutional multiple whole profile (CMWP) method. The weighted sums of squared residual (WSSR) was a criterion of the optimization. The parameters $$b$$ and $$d$$, which are related to the dislocation density and to the crystallite size, respectively, strongly affect the line profile shape. Therefore, the distributions of WSSRs on the space parameters $$b$$ and $$d$$ were first observed. The variation trajectory of parameters $$b$$ and $$d$$ during iterative calculations with several values of parameter $$e$$ was then observed, along with the variations when all of the parameters were variable. In the case where only three parameters were variable, we found that a smaller initial value of $$e$$ should be chosen to ensure stability of the calculations. In the case where all parameters were variable, although all of the results converged to similar values, they did not precisely agree. To attain accurate optimum values, a two-step procedure is recommended.

論文

Off-gas processing system operations for mercury target vessel replacement at J-PARC

甲斐 哲也; 内田 敏嗣; 木下 秀孝; 関 正和; 大井 元貴; 涌井 隆; 羽賀 勝洋; 春日井 好己; 高田 弘

Journal of Physics; Conference Series, 1021(1), p.012042_1 - 012042_4, 2018/06

At J-PARC an Off-gas processing system has been utilized to a purging process before the target vessel replacement and an air-flow control procedure to minimize radioactivity release during the replacement. In 2011 the first replacement was carried out after a 500 MWh operation, and the tritium release was measured. It was suggested that the tritium release must be less than that measured at the replacement in 2011 even at the nominal operation of 5,000 MWh. Some procedures of an air-flow control and a rubber plug insertion have been introduced from the replacements in 2013, resulting that the amount of tritium release could be reduced to less than that released in 2011 at the nominal operation.

論文

Fabrication of neutron optical devices using PBW technique

酒井 卓郎; 飯倉 寛; 山田 尚人*; 佐藤 隆博*; 石井 保行*; 内田 正哉*

QST-M-8; QST Takasaki Annual Report 2016, P. 140, 2018/03

In this work, we report on the application of a UV/EB curable resin, in proton beam writing (PBW) for the fabrication of fine neutron optics devices. The resin is a liquid at room temperature; therefore, it mixes easily with functional materials, such as neutron absorbers. However, 20-30 $$mu$$m thick neutron absorber must be required as the grating materials. So PBW is a promising technique to fabricate the neutron devices. The fabrication process is similar to lithography. The neutron absorber is gadolinium oxide (Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$). Pattern exposures are performed using 3 MeV proton beams approximately 1 $$mu$$m in diameter. The irradiated areas are quickly cured by polymerization. The fabricated gratings were observed using an optical microscope. The microscopic images show that the patterns of the fabricated structures agree well with the original one. In addition, a lateral direction of the sample was observed using the scanning electron microscope (SEM). The thickness of the sample is approximately 35 $$mu$$m. In conclusion, the fabrication of grating structures is successful and the results also proved that the UV/EB curable resin is very promising material for use in PBW micromachining.

論文

Surface modifications of hydrogen storage alloy by heavy ion beams with keV to MeV irradiation energies

阿部 浩之; 徳平 真之介*; 内田 裕久*; 大島 武

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 365(Part A), p.214 - 217, 2015/12

ニッケル水素電池の負極材として広く使用されている水素吸蔵合金LaNi$$_{4.6}$$Al$$_{0.4}$$に対して、keVからMeVオーダー領域での重イオン照射を行い表面改質を図った。これまでに、水素吸蔵合金に対してイオン照射することで水素吸蔵能が向上すること、表面付近に形成された酸化被膜等により吸蔵能が影響されることを明らかにしている。そこで今回は、酸素イオンを選択し、試料表面付近に酸素注入できるkeVから内部まで侵入させることのできるMeVオーダーまでのエネルギーで、1$$times$$10$$^{16}$$cm$$^{-2}$$までのフルエンスを照射した。その結果、酸素イオン照射した試料は水素吸蔵初期反応速度が未照射に比べ数倍向上すること、表面付近に酸素を導入できるkeVオーダーの照射はMeVオーダーの照射に比べて水素吸蔵初期反応速度の向上に有用であることが判明した。

論文

Ion induced modifications of Mn-doped ZnO films

松波 紀明*; Ito, M.*; Kato, M.*; 岡安 悟; 左高 正雄*; 垣内田 洋*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 365(Part A), p.191 - 195, 2015/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Instruments & Instrumentation)

マンガンを6%添加した酸化亜鉛薄膜を室温で100MeVキセノンイオンで照射し、X線回折(XRD)による原子構造や光学吸収,電気抵抗,磁化率測定といった物性にどのような変化が現れるか調べた。XRDの強度は照射量5$$times$$10$$^{14}$$ cm$$^{-2}$$まで単調に減少し、未照射試料の1/50になった。バンドギャップはほとんど変化しないが($$<$$ 0.02eV)、電気抵抗は4桁減少した。電気抵抗の変化でいえば、低エネルギーイオン照射(100keVネオンまたは窒素)に比べ変化の度合いが大きい。磁化率($$chi$$)の温度依存性はキュリー則に従い$$chi$$ = $$chi$$$$_{o}$$ + C/Tとなり常磁性を示す。キュリー定数Cは照射によって照射量10$$^{12}$$ cm$$^{-2}$$で未照射の値(C$$_{O}$$=0.012emu cm$$^{-3}$$ K)の半分まで減少した。

論文

Surface modification effects on hydrogen absorption property of a hydrogen storage alloy by short pulse laser irradiation

阿部 浩之; 下村 拓也; 徳平 真之介*; 島田 幸洋*; 竹仲 佑介*; 古山 雄太*; 西村 昭彦; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武

Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08

短パルスレーザー(ナノ秒,フェムト秒)を水素吸蔵合金表面層に照射し、水素吸蔵能向上を目指す表面改質実験を行った。レーザー条件をパルス幅100fsec、エネルギー0.2-3.4mJ/pulseとして、水素吸蔵合金LaNi$$_{4.6}$$Al$$_{0.4}$$合金に照射することで表面の局所構造を変化させ、この吸蔵合金の初期水素吸蔵反応とレーザー照射との相関について調べた。その結果、フルエンスで2.0mJ/cm$$^{2}$$付近でのレーザー照射したサンプルは未照射サンプルに比べ、1.5-3.0倍水素吸蔵初期反応速度が速くなり水素吸蔵能が向上することを見いだした。これによりレーザー照射は水素吸蔵材料の表面改質に有効であると結論づけられる。

論文

Spin-current injection and detection in $$kappa$$-(BEDT-TTF)$$_{2}$$Cu[N(CN)$$_{2}$$]Br

Qiu, Z.*; 賣市 幹大*; Hou, D.*; 内田 健一*; 山本 浩史*; 齊藤 英治

AIP Advances (Internet), 5(5), p.057167_1 - 057167_7, 2015/05

 被引用回数:11 パーセンタイル:33.57(Nanoscience & Nanotechnology)

Spin-current injection into an organic semiconductor $$kappa$$-(BEDT-TTF)$$_{2}$$Cu[N(CN)$$_{2}$$]Br film induced by the spin pumping from an yttrium iron garnet (YIG) film. When magnetization dynamics in the YIG film is excited by ferromagnetic or spin-wave resonance, a voltage signal was found to appear in the $$kappa$$-(BEDT-TTF)$$_{2}$$Cu[N(CN)$$_{2}$$]Br film. Magnetic-field-angle dependence measurements indicate that the voltage signal is governed by the inverse spin Hall effect in $$kappa$$-(BEDT-TTF)$$_{2}$$Cu[N(CN)$$_{2}$$]Br. We found that the voltage signal in the $$kappa$$-(BEDT-TTF)$$_{2}$$Cu[N(CN)$$_{2}$$]Br/YIG system is critically suppressed around 80 K, around which magnetic and/or glass transitions occur, implying that the efficiency of the spin-current injection is suppressed by fluctuations which critically enhanced near the transitions.

論文

エネルギーと原子力に関する定期意識調査; 首都圏住民

篠田 佳彦; 土田 昭司*; 木村 浩*

日本原子力学会和文論文誌, 13(3), p.94 - 112, 2014/09

福島第一原子力発電所(福島事故)は多くの人々の原子力発電所の安全に関する意識を大きく変えた。これからの日本のエネルギー選択における議論の際には、多くの人々の原子力に対する態度を把握しておくことが重要だ。日本原子力学会では、東京駅を中心とした30km圏内居住者から500名を抜き出したアンケート意識調査を毎年実施している。これらの調査の目的は、公衆の原子力に対する態度の動向を評価することにある。著者らは、日本原子力学会の社会環境部会の下に設けられたデータ管理ワーキンググループのメンバーとして、アンケート票の設計や調査結果データベースの管理を行っている。我々は、これらの毎年実施している調査から、福島事故後に公衆の原子力に対する態度が激変したことを確認した。特に、福島事故後に人々の原子力に対する関心(心配)は高まり、少なくない多数の人々が将来の原子力利用に対して疑いを持ち始めた。

論文

HCM12A Cr-rich oxide layer investigation using 3D atom probe

菊地 賢司*; 岡田 徳行*; 加藤 幹雄*; 内田 博*; 斎藤 滋

Journal of Nuclear Materials, 450(1-3), p.237 - 243, 2014/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:61.51(Materials Science, Multidisciplinary)

加速器駆動未臨界炉(ADS)のビーム入射窓及び構造材料候補材の一つである12Crのフェライト・マルテンサイト鋼(HCM12A)について、3次元アトムプローブ(3DAP)を用いて鉛ビスマス中でHCM12A鋼の表面に形成した酸化物層の構造を調べた。試験材は、三井造船の材料腐食ループにおいて450-500$$^{circ}$$Cの鉛ビスマス中で5,500時間使用された試験片ホルダー部から採取したものである。酸化物層は外側にマグネタイト(Fe$$_{3}$$O$$_{4}$$)層、内側に鉄-クロムのスピネル層((FeCr)$$_{3}$$O$$_{4}$$)の2重構造で、全体の厚さは約18$$mu$$mであった。3DAP用試料はこれらの層の境界から500-700nm離れたスピネル層から製作した。3DAP分析の結果、クロムと酸素濃度が高く、鉄濃度が低い約10nm程度の領域が観測された。クロム高濃度領域の周囲ではシリコンも高濃度であった。スピネル層中の鉛及びビスマス濃度は検出限界以下であった。

論文

Synergic effects of ion irradiations (La, Ce) and alkaline pretreatment (KOH) on hydriding kinetic property of a Mm-Ni based alloy

阿部 浩之; 青根 茂雄*; 森本 亮*; 内田 裕久*

Journal of Alloys and Compounds, 580(Suppl.1), p.S219 - S221, 2013/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:67.03(Chemistry, Physical)

水素吸蔵合金の吸蔵能の1つに、水素吸蔵初期反応速度がある。今回、イオン照射による表面改質技術を目的に種々のイオンをMm-Ni系水素吸蔵合金に照射したところ希土類イオンであるLaイオン,Ceイオンが水素吸蔵初期反応速度を大きく向上させることが判明した。さらにこれらイオン照射後のサンプルをKOHアルカリ溶液にて化学処理を施した場合、イオン照射したサンプルよりも数倍の初期反応速度の向上が見られた。これら希土類元素は水素を吸収しやすい物質であるため、表面にLaやCeイオンを導入することで初期反応速度が促進されたと考えられる。さらにKOHのアルカリ溶液にて化学処理をすることで、表面酸化膜がエッチングされるとともに、カリウム原子が合金表面仕事関数を下げることで、初期反応速度が速くなると考えられる。

論文

Static tensile deformation behavior of a lean duplex stainless steel studied by in situ neutron diffraction and synchrotron radiation white X-rays

土田 紀之*; 川畑 拓司*; 石丸 栄一郎*; 高橋 明彦*; 鈴木 裕士; 菖蒲 敬久

ISIJ International, 53(7), p.1260 - 1267, 2013/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:45.13(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

二相ステンレス鋼の引張変形挙動を明らかにするため、中性子と放射光白色X線を利用したその場測定を行った。放射光白色X線の結果から、引張変形中でS32101の硬い相がフェライトからオーステナイトに変化した。これはより大きな力により後半の相へ変化したためであるといえる。中性子実験からは、S32101中のより高い応力下での$$gamma$$相の応力分配が見つかった。ゆえに、S32101中の加工硬化率は$$gamma$$相と$$alpha$$相の応力分配により説明することができる。

論文

Effects of ultra-intense laser driven proton beam on the hydriding property of palladium

阿部 浩之; 織茂 聡; 岸本 雅彦*; 青根 茂雄*; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 307, p.218 - 220, 2013/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:84.29(Instruments & Instrumentation)

荷電粒子照射による金属材料の構造変化や水素吸蔵特性を調べ、メカニズム解明に必要な基礎データを取得するとともに、水素吸蔵材料の高機能化に関する研究の一環として、レーザー駆動プロトンビーム(J-KAREN)において広エネルギー帯域(数十keV$$sim$$3.2MeV)のプロトンビームを水素吸蔵合金MmNi$$_{5}$$に照射し、その水素吸蔵能向上に対する有用性について調査した。また比較としてTIARAタンデム加速器、イオン注入器において、30keV$$sim$$6MeVプロトンビームを実用水素吸蔵合金に照射した。照射サンプルの水素吸蔵初期反応速度測定を実施し、未照射サンプルとレーザー駆動プロトンビーム、単色プロトンビーム照射との測定結果を比較した。その結果、未照射サンプルに対してレーザー駆動プロトンビームは十数倍の反応速度向上が見られた。一方、単色プロトンビーム照射実験の結果では未照射サンプルに比べ数倍程度の吸蔵能向上であり、このことより、広いエネルギー帯をもつレーザー駆動プロトンビーム照射の有用性が実証された。

論文

Local structure analysis of SmFe$$_2$$ and TbFe$$_2$$

米田 安宏; 小原 真司*; 伊藤 真義*; 阿部 浩之; 竹内 光明*; 内田 裕久*; 松村 義人*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(1), p.109 - 112, 2013/03

超磁歪材料であるSmFe$$_2$$及びTbFe$$_2$$の局所構造解析を高エネルギーX線を用いた2体相関分布関数法(atomic pair-distribution function: PDF)によって行った。SmFe$$_2$$やTbFe$$_2$$の磁歪特性はイオン照射によってコントロールすることができるが、そのメカニズムを明らかにすることができた。イオン照射はSmFe$$_2$$及びTbFe$$_2$$のFe-Feの相関に作用し、Fe-Feの相関を選択的に分断する。これによってFe-FeのネットワークからSm-Sm及びTb-Tbのネットワークへと結晶構造の担い手が変化する。これによって磁歪特性が制御できることを示した。

論文

Managing beryllium in nuclear facility applications

Longhurst, G. R.*; 土谷 邦彦; Dorn, C.*; Folkman, S. L.*; Fronk, T. H.*; 石原 正博; 河村 弘; Tranter, T. N.*; Rohe, R.*; 内田 宗範*; et al.

Nuclear Technology, 176(3), p.430 - 441, 2011/12

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

金属ベリリウムは、核分裂炉や核融合炉の原子力分野で重要な材料の一つである。実際、核分裂炉では材料試験炉の反射体や減速材として、核融合炉では中性子増倍材として使用されている。一方、中性子照射環境下で使用された使用済ベリリウムは、$$^{60}$$Co, $$^{3}$$Hなどの放射性核種が含まれるため、廃棄が困難である。さらに、米国では$$^{14}$$Cや$$^{94}$$Nbも含まれることから、クラスC廃棄物として扱われるようになった。本論文は、照射済ベリリウムの廃棄処分に関する課題、リサイクルへの提案をまとめたものである。

論文

Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

 被引用回数:114 パーセンタイル:0.77(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

論文

Azimuthal correlations of electrons from heavy-flavor decay with hadrons in $$p+p$$ and Au+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:46.07(Physics, Nuclear)

重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。

論文

Improvement of hydrogen absorption characteristics of Pd using irradiation of heavey ions

阿部 浩之; 青根 茂雄*; 森本 亮*; 内田 裕久*; 大島 武

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 36(1), p.133 - 135, 2011/03

これまでに、パラジウム(水素吸蔵材料)について、重イオン照射により欠陥導入させることで表面構造が乱れ、それにより表面改質効果が生じ、水素吸蔵能向上が見込まれることを見いだしている。本研究ではその表面状態についてさらに詳細な知見を得るため、表面仕事関数測定により電子状態を調べ、初期水素吸蔵反応速度との相関関係を調べた。照射イオンはNイオン,Crイオン,Agイオン,Xeイオン照射を実施し、ドーズ量は10$$^{14}$$$$sim$$10$$^{17}$$cm$$^{-2}$$とした。水素吸蔵反応速度測定により、イオン照射したPdは未照射Pdに比べ反応速度が3$$sim$$10倍速くなることを確認し、仕事関数測定ではイオン照射のドーズ量の増加に伴い、仕事関数値が負側へシフトすることが判明した。これより、イオン照射により表面構造が乱され、表面電子状態が不安定になった結果、水素原子が取り込まれやすい状態となり、初期水素吸蔵反応速度が速くなったと結論できる。

論文

Interlayer Josephson couplings in Hg-based multi-layered cuprates

平田 靖透*; 小嶋 健児*; 内田 慎一*; 石角 元志; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 田島 節子*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S44 - S46, 2010/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.88(Physics, Applied)

多層系HgBa$$_{2}$$Ca$$_{n-1}$$Cu$$_{n}$$O$$_{2n+2+delta}$$ (${it n}$ = 2, 3, 4, and 5)多層系HgBa$$_{2}$$Ca$$_{n-1}$$Cu$$_{n}$$O$$_{2n+2+}$$の赤外反射率スペクトルを測定した。多層CuO$$_{2}$$面間のジョセフソン結合に付随した光学プラズマモードは、反射率スペクトルのc軸成分に$$T$$$$_{rm c}$$以下で出現する。二層と三層化合物において、光学ジョセフソンプラズマモードはこれまでにないほど高い周波数、$$sim$$700-800cm$$^{-1}$$$$T$$$$_{rm c}$$以下で出現する。プラズマ周波数は四層と五層化合物においてかなり減少する。これは、内側CuO$$_{2}$$面内の超伝導秩序の抑圧を示しており、NMR実験の結果と一致している。

論文

Electrical property modifications of In-doped ZnO Films by ion irradiation

松波 紀明*; 福島 純一*; 左高 正雄; 岡安 悟; 須貝 宏行; 垣内田 洋*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 268(19), p.3071 - 3075, 2010/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:32.4(Instruments & Instrumentation)

原子力科学研究所タンデム加速器からの高エネルギー重イオン照射に特徴的に起こる固体中の電子励起過程を用いて、太陽電池電極の電極材などに用いられる透明半導体であるインジウム(In)ドープのZnOの照射改質の研究を行った。その結果Ne, Xeイオン照射によるイオン照射による伝導度の増加を見いだした。また、これはイオン照射に伴う固体中の電子励起効果により、ZnサイトをInが置換した結果であることを解明した。

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