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

https://doi.org/10.21741/9781945291890-10

The convergence behavior of the parameters related to microstructural characteristics - 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 and , 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 and were first observed. The variation trajectory of parameters and during iterative calculations with several values of parameter 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 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.

Thermal expansion of PuO

内田 哲平; 砂押 剛雄*; 小無 健司*; 加藤 正人

Journal of Nuclear Materials, 452(1-3), p.281 - 284, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.05.039

アクチニド酸化物の物性評価を試験とシミュレーション計算により行っている。熱膨張は分子動力学(MD)法により物性値計算を行うために重要なデータである。本研究ではPuOの熱膨張について試験とMD法により評価を行った。試験では95%TDのPuOのペレットを使用し、熱膨張計により300-1923Kの範囲で熱膨張測定を行った。MD法では、部分イオンモデルのBorn-Mayer-HugginsポテンシャルにMorseポテンシャルを加えた原子間ポテンシャルを使用して、300-2800Kの範囲で格子定数を計算し、格子定数から熱膨張を評価した。熱膨張測定結果とMD法による熱膨張はよく一致しており、両データから300-2800Kの範囲におけるPuOの熱膨張評価式を導出した。

Melting temperatures of the ZrO-MOX system

内田 哲平; 廣岡 瞬; 菅田 博正*; 柴田 和哉*; 佐藤 大介*; 加藤 正人; 森本 恭一

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference; Nuclear Energy at a Crossroads (GLOBAL 2013) (CD-ROM), p.1549 - 1553, 2013/09

Severe accidents occurred at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant of Unit 1-3 on March 11, 2011, where the MOX fuels were loaded in the Unit 3. For thermal analysis of the severe accident, melting temperature and phase state of MOX corium were investigated. The simulated coria were prepared from 4%Pu-containing MOX, 8%Pu-containing MOX and ZrO. Then X-ray diffraction, density and melting temperature measurements were carried out as a function of zirconium and plutonium contents. The cubic phase was observed in the 25%Zr-containing corium and the tetragonal phase was observed in the 50% and 75%Zr-containing coria. The lattice parameter and density monotonically changed with Pu content. Melting temperature increased with increasing Pu content; melting temperature were estimated to be 2932K for 4%Pu MOX corium and 3012K for 8%Pu MOX corium in the 25%ZrO-MOX system. The lowest melting temperature was observed for 50%Zr-containing corium.

Measurement of oxygen chemical diffusion in PuO and analysis of oxygen diffusion in PuO and (Pu,U)O

加藤 正人; 内田 哲平; 砂押 剛雄*

Physica Status Solidi (C), 10(2), p.189 - 192, 2013/02

https://doi.org/10.1002/pssc.201200454

It is well known that PuO having fluorite structure is non-stoichimetric compound. Stoichiometry significantly affects physical properties such as lattice parameter, diffusion coefficient and thermal conductivity. In previous work, oxygen potential of PuO was determined as functions of O/M ratio and temperature, and the data was analyzed based on defect chemistry. This result shows that the defect cluster of oxygen vacancy is stable in non-stoichiometric PuO. In this work, chemical diffusion of the defect was investigated in PuO. The thermo gravimeter was employed for the measurement. The O/M ratio was estimated from the weight change of the specimen. The time dependence of O/M change was analyzed, and chemical diffusion coefficient was determined as a function of temperature. The measured data was compared with that of MOX which was reported in previous work. The diffusion coefficient decreased with Pu content.

Melting temperature and thermal conductivities of corium prepared from UO and zircalloy-2

加藤 正人; 内田 哲平; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 米野 憲; 森本 恭一

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1444, p.91 - 96, 2012/09

https://doi.org/10.1557/opl.2012.987

Pellets of UO react with zircalloy (Zry) cladding to form corium in severe accident of LWRs. It is important to know thermal and chemical properties of corium to analyze fuel behavior in severe accident and to treat corium in post-accident. However, their data are limited. In this work, corium was prepared from UO and Zry-2, and its melting temperature and thermal conductivity were investigated as a parameter of U content. In the heating curves in the melting temperature measurement, thermal arrests were clearly observed. The solidus temperatures of 75%U, 50%U and 25%U-sample were determined to be 2622C, 2509C and 2540C, respectively, which were consistent with solidus temperature reported in the UO-ZrO system. The melted samples were taken from W-capsule and sliced in a plate. Thermal diffusivity of the plate sample was measured. The data were lower than that of UO.

Thermal properties of UO by molecular dynamics simulation

内田 哲平; 砂押 剛雄*; 加藤 正人; 小無 健司*

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 2, p.598 - 602, 2011/10

https://doi.org/10.15669/pnst.2.598

UOのポテンシャル関数を作成して、分子動力学法を用いてUOの熱膨張,比熱及び熱伝導率の評価を行った。熱膨張率に関しては熱膨張測定試験を行い、MD法と比較を行った結果、よく一致していた。比熱,熱伝導率はSchottky欠陥を導入することで文献値とよく一致した。特に熱伝導率は低温側でSchottky欠陥の影響を受け、欠陥濃度の増加に従って低下した。これは欠陥構造がフォノン振動を散乱しているためであると考えられる。今回作成したUOのポテンシャル関数は十分評価できるものであると考えられる。

セリウム媒体電解酸化法を用いたTRU廃棄物除染にかかわる基礎試験

石井 淳一; 小林 冬実; 内田 昇二; 住谷 正人; 木田 孝; 白橋 浩一; 梅田 幹; 桜庭 耕一

JAEA-Technology 2009-068, 20 Pages, 2010/03

JAEA-Technology-2009-068.pdf:2.49MB

燃料サイクル安全工学研究施設(NUCEF)では、再処理施設等から発生するTRU廃棄物の発生量低減化方策として、セリウム媒体電解酸化法による除染技術に着目し、TRU廃棄物をクリアランスレベルまで除染できる技術の開発を行っている。セリウム媒体電解酸化法は、硝酸溶液中でCeを強力な酸化剤として使用し、除染対象物であるTRU廃棄物の金属材表面の酸化物層及び金属材表面を溶解する技術である。本研究では、硝酸溶液を用いたセリウム媒体電解酸化法の技術的な実用化に向けて、TRU廃棄物を溶解する目標速度(24m/h)を達成するために溶液条件の最適化を図ることを目的とし、Ce初期濃度及び硝酸濃度をパラメータとした試験を実施した。パラメータ試験結果より選定した溶液条件において模擬廃棄物を溶解する廃棄物溶解コールド試験を実施した結果、溶解時間90時間までの平均溶解速度は、3.3m/hであった。以上のことから、クリアランスレベルまで除染するのに必要な金属材表面の溶解深さを20mと仮定すると、その除染時間は約6時間であり、1バッチ/日の廃棄物除染が十分に可能であること及び1回分の除染液で15バッチの繰り返し処理が可能であることを確認した。

The Phase state at high temperatures in the MOX-SiO system

中道 晋哉; 加藤 正人; 砂押 剛雄*; 内田 哲平; 森本 恭一; 鹿志村 元明; 木原 義之

Journal of Nuclear Materials, 389(1), p.191 - 196, 2009/05

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2009.01.028

「常陽」での短期照射試験後、燃料中心部の限定された領域で燃料製造時に不純物として混入するSiOの凝集が認められた。SiOを混合したMOXについて酸素分圧を変えて1700C, 2000C, 2400Cの温度で熱処理を行った。低酸素分圧下で熱処理した試料において、MOXの粒界にPu, Am及びSiの化合物の形成が観察され、特に2400Cで熱処理した場合において、その傾向が顕著となった。

Synchrotron radiation study on structure of atmospheric corrosion products formed on steel surfaces

小西 啓之; 山下 正人*; 水木 純一郎; 内田 仁*

Characterization of Corrosion Products on Steel Surfaces, p.199 - 222, 2006/00

大気腐食によって低合金鋼表面に生成する腐食物(さび)層には、鋼表面を保護し耐食性を高める働きのあることがわかっている。このような保護性さび層の機能や生成機構の詳細については未だに解明されていない点が多い。本稿ではCr及びNiを主要添加合金元素とする鋼材を用いた長期大気暴露試験によって得られたさび試料について、われわれが行った放射光XAFS実験の詳細を解説し、さび層保護機能に関して得られた知見を紹介する。また放射光白色X線を用いた回折実験によってFe-Cr, Fe-Ni合金表面の液膜腐食過程のその場観察についても詳述し、液膜中に共存するイオン種と腐食生成物との相関を示す。

Characterization of rust layer formed on Fe, Fe-Ni and Fe-Cr alloys exposed to Cl-rich environment by Cl and Fe K-edge XANES measurements

小西 啓之; 山下 正人*; 内田 仁*; 水木 純一郎

Materials Transactions, 46(2), p.329 - 336, 2005/02

https://doi.org/10.2320/matertrans.46.329

少量のクロムを含む従来型耐候性鋼の耐食性は、塩分飛来環境下では著しく減少する。そのため合金元素としてニッケルを添加した耐候性鋼が、塩分飛来環境下での使用に耐える新型鋼材として注目される。このような耐候性鋼の保護性さび層の構造を知る手がかりとして、宮古島で大気暴露した鉄,鉄ニッケル合金,鉄クロム合金の各試料片の表面に生成したさび層の分析を放射光を用いたCl K-XANES, Fe K-XANESによって行った。Fe K-XANESスペクトルをパターンフィッティング解析することで、さび層の主要構成成分であるゲーサイト,アカガネイト,レピドクロサイト,マグネタイトの組成比を求めることができた。いずれのさび試料についても最も組成比の高い成分はアカガネイトであり、しかもFe-Ni合金のさび中のアカガネイト組成比はFe-Cr合金さび中のそれよりも高い結果となった。一般にアカガネイトは鋼材の腐食をより進行させるということを考えると、塩分環境でより耐食性が高いはずのFe-Ni合金でさび中のアカガネイト量が多いことは意外である。両者のさび中のアカガネイトが質的に異なるものであり、Fe-Ni合金さび中のアカガネイトは腐食の進行に関与しないと考えられる。一方、さび層のCl K-XANESスペクトルは人工育成アカガネイトのそれと極めてよく似ているが、主吸収ピークの立ち上がりにアカガネイトのスペクトルにはないショルダーピークが見られることから、さび層はアカガネイト以外にも何らかの塩化物を含んでいる。幾つかの参照用塩化物試料とスペクトルを比較したが、さび中の塩化物を特定するには至っていない。しかしこのことはClが直接CrやNiなどの添加合金元素と結合していないこと、したがって金属塩化物を生成することにより添加合金元素の耐食性に関する役割を阻害するものではないことがわかる。ショルダーピークは合金元素の添加量がそれぞれある値より低いときにのみ現れており、この塩化物の生成プロセスと鋼材の腐食率との間に関連性があると考えられる。