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論文

Mesospheric ionization during substorm growth phase

村瀬 清華*; 片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 西村 耕司*; 橋本 大志*; 田中 良昌*; 門倉 昭*; 冨川 喜弘*; 堤 雅基*; 小川 泰信*; et al.

Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 12, p.18_1 - 18_16, 2022/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Astronomy & Astrophysics)

巨大な太陽フレアによってもたらされる太陽風により磁気圏内にエネルギーが溜まり、そのエネルギーが一気に解放されるサブストームが発生する。そのサブストームが発生する際、高エネルギー電子が大量に中間圏まで降り注ぐ事象(EEP)がしばしば観測されるが、その詳細な発生メカニズムは解明されていない。本研究では、あらせ衛星により観測された2つのEEPに対して、3次元グローバル電磁流体力学的(MHD)シミュレーションや放射線挙動解析コードPHITSを使った解析によりその発生メカニズムを検討した。その結果、カレントシート散乱とwave-particle散乱がEEPの初期及びサブストーム発生後に重要な役割を果たしていることが示唆された。

論文

中性子回折により検討したTRIP鋼におけるオーステナイトの粒応力とマルテンサイト変態の関係

Harjo, S.; 川崎 卓郎; 土田 紀之*; 諸岡 聡; Gong, W.

鉄と鋼, 107(10), p.887 - 896, 2021/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

In situ neutron diffraction measurements of two low-alloy TRIP steels and a 304-type stainless steel during tensile and creep tests were performed at room temperature. Changes in the diffraction pattern, the peak integrated intensities of austenite ($$gamma$$) and the peak positions of $$gamma$$ were analyzed and discussed to understand a relationship between intergranular stress in $$gamma$$ and the occurrence of martensitic transformation during deformation. From tensile loading, it was found that the susceptibility of martensitic transformation depended on $$gamma$$-($$textit{hkl}$$) grains, in which $$gamma$$-(111) grains underwent martensitic transformation at the latest. The $$gamma$$-($$textit{hkl}$$) dependence in the susceptibility of martensitic transformation was found to be controlled by the shear stress levels in $$gamma$$-($$textit{hkl}$$) grains, which were affected by the intergranular stress partitioning during deformation.

論文

Relation between intergranular stress of austenite and martensitic transformation in TRIP steels revealed by neutron diffraction

Harjo, S.; 川崎 卓郎; 土田 紀之*; 諸岡 聡; Gong, W.*

ISIJ International, 61(2), p.648 - 656, 2021/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:33.77(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

${it In situ}$ neutron diffraction measurements of two low-alloy steels and a 304-type stainless steel during tensile and creep tests were performed at room temperature. Changes in the diffraction pattern, the integrated peak intensities of austenite ($$gamma$$), and the peak positions of $$gamma$$ were analyzed and discussed to elucidate the relationship between intergranular stress in $$gamma$$ and the occurrence of martensitic transformation during deformation. Tensile loading experiments revealed that the susceptibility to martensitic transformation depended on the $$gamma$$-(hkl) grains, where $$gamma$$-(111) grains underwent martensitic transformation at the latest. The $$gamma$$-hkl dependence of the susceptibility to martensitic transformation was found to be controlled by the shear stress levels in $$gamma$$-(hkl) grains, which were affected by the intergranular stress partitioning during deformation.

論文

コンター法を用いた実構造物の残留応力計測

生島 一樹*; 柴原 正和*; 河尻 義貴*; 沖見 優衣*; 内田 友樹*; 秋田 貢一*; 鈴木 裕士; 諸岡 聡

日本船舶海洋工学会論文集, (30), p.123 - 130, 2019/12

本研究では、コンター法を用いてビードオンプレート試験片の残留応力分布を測定した。測定した残留応力分布を中性子回折法で測定した残留応力分布と熱弾性塑性有限要素法で計算した残留応力分布を比較した。その結果、これら3つの方法で得られた残留応力分布は良好に一致していることがわかった。また、実構造物の測定で想定される非対称切削における残留応力を測定するためのコンター法では、切削面上の反力の平衡を考慮した。提案手法をマルチパス溶接継手の残留応力測定に適用した。測定結果から、提案手法は非対称試験片におけるマルチパス溶接継手の残留応力分布を測定できることが示した。

論文

高放射性廃液貯槽の廃液撹拌用三方弁等交換時における作業員の被ばく低減対策

礒崎 尚彦; 森本 憲次; 古川 竜一; 坪井 雅俊; 矢田 祐士; 三好 竜太; 内田 豊実; 池澤 和美*; 黒澤 健二*

日本保全学会第16回学術講演会要旨集, p.225 - 228, 2019/07

東海再処理施設では、使用済燃料の再処理の過程で発生した高放射性の廃液をガラス固化するまで貯蔵している。貯蔵に当たっては不溶解残渣等の沈降を防ぐために、定期的に槽内の液を圧縮空気により脈動させて撹拌している。撹拌を行うために三方弁やボール弁が設置されているが、これらの弁を保全のために交換する際に作業員の放射線被ばくが高くなる問題があったことから被ばく低減に取り組んだ内容を報告する。

論文

Transient ionization of the mesosphere during auroral breakup; Arase satellite and ground-based conjugate observations at Syowa Station

片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 田中 良昌*; 門倉 昭*; 内田 ヘルベルト陽仁*; 海老原 祐輔*; 江尻 省*; 冨川 喜弘*; 堤 雅基*; 佐藤 薫*; et al.

Earth, Planets and Space (Internet), 71, p.9_1 - 9_10, 2019/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:52.73(Geosciences, Multidisciplinary)

2017年6月30日22時21分から26分(世界時)にかけて、昭和基地にあるPANSYレーダーによってオーロラ爆発時の中間圏における過渡電離が観測された。通常、中間圏における過渡電離は100keV以上の高エネルギー電子が中間圏まで到達することにより引き起こされるが、同時間帯においてあらせ衛星が観測した100keV以上の電子フラックスは有意な上昇を示していなかった。このことから、本イベントは、10keV以下の低エネルギー電子が大量に熱圏に降り注ぐことにより発生したX線による電離であるとの仮説を立てた。この仮説の妥当性を検証するため、粒子・重イオン挙動解析コードPHITSを用いて様々なエネルギースペクトルを持つ電子が大気上空に進入した場合の電離分布を計算した。その結果、10keV以下の電子でも中間圏において十分な電離を引き起こすことが可能であることが分かり、仮説の妥当性が証明された。

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

 被引用回数:4 パーセンタイル:56.51(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

An Empirical model for the corrosion of stainless steel in BWR primary coolant

内田 俊介*; 塙 悟史; 内藤 正則*; 岡田 英俊*; Lister, D. H.*

Corrosion Engineering, Science and Technology, 52(8), p.587 - 595, 2017/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:14.69(Materials Science, Multidisciplinary)

電気化学に対する静的解析と酸化皮膜成長に対する動的解析を組み合わせたECP評価モデルを開発した。このモデルで得られた主な結論は以下の通り。過酸化水素及び酸素のECPへの影響は、酸化皮膜の性状変化によるものとして説明できた。水化学条件の変更に起因するECPのヒステリシスを評価することができた。ECPに対する中性子照射効果として、酸化皮膜中の照射誘起拡散をモデルに導入することで、中性子照射によるアノード電流密度の低下に起因したECPの低下を予測した。

論文

Evaluation of ECP measured in in-pile environment

塙 悟史; 内田 俊介; 端 邦樹; 知見 康弘; 笠原 茂樹*; 西山 裕孝

Proceedings of 20th Nuclear Plant Chemistry International Conference (NPC 2016) (USB Flash Drive), 11 Pages, 2016/10

腐食電位(ECP)は、金属表面に形成される酸化被膜の性状で変化するため、ECPを解析的に評価する際の取扱が課題である。現在、周囲の水環境に応じた酸化被膜性状変化を計算し皮膜の電気的抵抗変化として取り扱う方法、水環境に応じた異なるアノード分極曲線を扱う方法の二つが提案されている。本研究では、後者の取扱をしたECP計算プログラムを構築し、試験炉であるハルデン炉で取得された照射環境下におけるECP測定データで検証した。その結果、水の放射線分解で発生する酸素及び過酸化水素が混在する照射環境下においても、構築したECP計算プログラムが適用できることを確認した。

論文

Study of irradiation effect on ECP using in-pile loops in the JMTR

塙 悟史; 内田 俊介; 端 邦樹; 知見 康弘; 笠原 茂樹*; 西山 裕孝

Proceedings of 20th Nuclear Plant Chemistry International Conference (NPC 2016) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2016/10

腐食電位(ECP)評価における放射線の影響は理論的には想定されるが具体的な検証は行われていない。われわれは、酸化皮膜への中性子照射効果を取り入れたECP解析コードを開発し、中性子の照射により酸化皮膜の電気的抵抗が低下すること、それによりECPが低下すること、ECP低下の程度は中性子線束に依存することを解析的に示した。材料試験炉(JMTR)は、照射環境下での水化学試験に適した照射ループを有していることから、JMTRで照射した場合のECPへの照射影響を解析で予測した。その結果、JMTRの照射ループを用いれば、ECPへの照射影響は十分に捉えられることを確認した。

論文

Spin-current probe for phase transition in an insulator

Qiu, Z.*; Li, J.*; Hou, D.*; Arenholz, E.*; N'Diaye, A. T.*; Tan, A.*; 内田 健一*; 佐藤 浩司*; 岡本 聡*; Tserkovnyak, Y.*; et al.

Nature Communications (Internet), 7, p.12670_1 - 12670_6, 2016/08

 被引用回数:121 パーセンタイル:97.34(Multidisciplinary Sciences)

Spin fluctuation and transition have always been one of the central topics of magnetism and condensed matter science. Experimentally, the spin fluctuation is found transcribed onto scattering intensity in the neutron-scattering process, which is represented by dynamical magnetic susceptibility and maximized at phase transitions. Importantly, a neutron carries spin without electric charge, and therefore it can bring spin into a sample without being disturbed by electric energy. However, large facilities such as a nuclear reactor are necessary. Here we show that spin pumping, frequently used in nanoscale spintronic devices, provides a desktop microprobe for spin transition; spin current is a flux of spin without an electric charge and its transport reflects spin excitation. We demonstrate detection of antiferromagnetic transition in ultra-thin CoO films via frequency-dependent spin-current transmission measurements, which provides a versatile probe for phase transition in an electric manner in minute devices.

論文

Corrosion of structural materials and electrochemistry in high-temperature water; Relationships among water chemistry, corrosion, oxide film and electrochemical corrosion potential

内田 俊介; 塙 悟史; Kysela, J.*; Lister, D. H.*

Power Plant Chemistry, 18(1), p.6 - 17, 2016/01

原子力発電所の信頼性維持のため、各プラントにはそのシステム,材料,運転履歴に基づくプラント固有の最適水化学制御が必要とされる。電気化学は腐食に係る問題の重要課題の一つである。FAC, IGSCC, PWSCCなど、腐食に係る問題は、ECP,導電率, pHなど電気化学指標に基づいて理解される。ECP,金属表面状態,浸漬時間,その他の環境条件の相関に基づき、電気化学と酸化被膜成長モデルを連成したECPと鋼の腐食速度を評価するためのモデルを開発した。連成モデルに関して得られた結論は以下の通りである。(1)FACによる減肉速度に及ぼす水化学の改善と編流による質量移行係数の影響は本モデルにより適切に評価することができた。(2)ECPに及ぼすH$$_{2}$$O$$_{2}$$, O$$_{2}$$の影響は本モデルで評価でき、浸漬時間の影響は酸化被膜の成長による結果として適切に説明できた。(3)中性子照射によるECPの低下は酸化膜の照射誘起拡散により説明できた。

論文

Advanced water chemistry control based on parameters determined with plant simulation models

内田 俊介; 塙 悟史; Lister, D. H.*

Power Plant Chemistry, 17(6), p.328 - 339, 2015/12

原子力発電プラントでは、放射線照射が構造材と水化学の相互作用に照射が作用するため、相互作用が火力プラントに比べてはるかに複雑となる。限られた数の水化学データに基づいて水化学を制御するだけでは、プラントの安全かつ信頼の高い運転を維持することは難しい。このため、測定された水化学データを必要な箇所での値に外挿し、構造材と水化学の相互作用の将来像を予測できる計算機モデルの適切な補助を受けて水化学を制御することが求められる。本論文では、プラントシミュレーションモデルにより決定されるパラメータに基づく水化学制御のプラントへの適用法についてまとめる。

報告書

平成26年度福島第一原子力発電所周辺における航空機モニタリング(受託研究)

眞田 幸尚; 森 愛理; 石崎 梓; 宗像 雅広; 中山 真一; 西澤 幸康; 卜部 嘉; 中西 千佳; 山田 勉; 石田 睦司; et al.

JAEA-Research 2015-006, 81 Pages, 2015/07

JAEA-Research-2015-006.pdf:22.96MB

2011年3月11日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺に飛散した。事故直後より、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。本報告書には、平成26年度に実施した航空機モニタリングの結果についてまとめた。

報告書

平成25年度福島第一原子力発電所周辺における航空機モニタリング(受託研究)

眞田 幸尚; 西澤 幸康; 卜部 嘉; 山田 勉; 石田 睦司; 佐藤 義治; 平山 弘克; 高村 善英; 西原 克哉; 伊村 光生; et al.

JAEA-Research 2014-012, 110 Pages, 2014/08

JAEA-Research-2014-012.pdf:169.17MB
JAEA-Research-2014-012(errata).pdf:0.27MB

2011年3月11日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺に飛散した。放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。本資料では、平成25年度に実施した航空機モニタリングの結果についてまとめる。

論文

Interface-dependent magnetotransport properties for thin Pt films on ferrimagnetic Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$

塩見 雄毅*; 大谷 隆史*; 井口 敏*; 佐々木 孝彦*; Qiu, Z.*; 中山 裕康*; 内田 健一*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 104(24), p.242406_1 - 242406_5, 2014/06

 被引用回数:24 パーセンタイル:73.01(Physics, Applied)

We have studied magnetoresistance and Hall effects for 1.8-nm-thick Pt films grown on a ferrimagnetic insulator Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ in a wide temperature (0.46-300 K) and magnetic-field (-15 to 15 T) region. In the low-temperature regime where quantum corrections to conductivity are observed, weak antilocalization behavior observed in Pt films is critically suppressed when the film is attached to Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$. Hall resistance in the Pt film is also affected by Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$, and it exhibits logarithmic temperature dependence in a broad temperature range. The magnetotransport properties in the high-field range are significantly influenced by the interface between Pt and Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$.

報告書

水底のin-situ放射線分布測定手法の開発

眞田 幸尚; 高村 善英; 卜部 嘉; 土田 清文; 西澤 幸康; 山田 勉; 佐藤 義治; 平山 弘克; 西原 克哉; 伊村 光生; et al.

JAEA-Research 2014-005, 67 Pages, 2014/05

JAEA-Research-2014-005.pdf:52.68MB

ここでは、水底の放射性セシウムの濃度を直接測定し、換算する手法(in-situ測定手法)の開発を行った。本方法は、p-Scannerと呼ばれる水中での使用可能な、プラスチックシンチレーションファイバ検出器を開発し、水底の広い面積を短時間に直接測定することを実現した。また、p-Scannerで得られた計数率は、検出器で値付けされた水中用の$$gamma$$線スペクトロメータと比較測定を行うことにより、湿潤重量当たりの放射性セシウムの濃度(Bq/kg-wet)に換算できるようにした。開発した手法を、福島県内の農業用ため池に適用し、放射性セシウムの濃度分布マップを作成し、本方法の有用性を示した。

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:12.28(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

Determination of electrochemical corrosion potential along the JMTR in-pile loop, 1; Evaluation of ECP of stainless steel in high-temperature water as a function of oxidant concentrations and exposure time

内田 俊介; 塙 悟史; 西山 裕孝; 中村 武彦; 佐藤 智徳; 塚田 隆; Kysela, J.*

Nuclear Technology, 183(1), p.119 - 135, 2013/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.27(Nuclear Science & Technology)

高温水中の酸素,過酸化水素にさらされたステンレス鋼の腐食挙動についてのin-situ測定に基づいて、腐食電位,金属の表面条件,その他環境条件の相関を求めた。この相関に基づき、電気化学モデルと二層酸化皮膜モデルを結合させた腐食電位評価モデルを開発した。本評価モデルにより得られた結果は以下の通りである。(1)酸素と過酸化水素により腐食電位の差異は、主として内装酸化皮膜の厚さと成長速度によって決まる。(2)計算された腐食電位、すなわち、酸素と過酸化水素のレスポンスの差異、ヒステリシス及びメモリ効果、は実測値とよく一致する。(3)中性子照射は酸化皮膜の照射誘起拡散の結果、腐食電位を低下させる。本腐食電位評価モデルは、JMTRインパイルループの腐食環境評価に適用可能である。

論文

Determination of electrochemical corrosion potential along the JMTR in-pile loop, 2; Validation of ECP electrodes and the extrapolation of measured ECP data

塙 悟史; 中村 武彦; 内田 俊介; Kus, P.*; Vsolak, R.*; Kysela, J.*; 酒井 政則*

Nuclear Technology, 183(1), p.136 - 148, 2013/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.35(Nuclear Science & Technology)

JMTRのインパイルループを用いた照射下水化学試験を計画している。試験に先立ち、ECPセンサー機能への照射影響の確認及びラジオリシス/ECPモデルなど理論モデルの検証を進める必要がある。本研究では、過去に実施された照射下ECP測定試験データを精査するとともに、測定データをラジオリシス/ECPモデルで評価した。水質環境の変化に伴うECPセンサーのレスポンスを評価することで、軽水炉の炉心周辺に相当する照射条件ではECPセンサー機能への照射影響は無視し得ることが示された。また、ECP測定データとラジオリシス/ECP解析結果の比較により、ラジオリシス/ECPモデルは照射条件や水質条件の変化に伴うECP変化をよく再現することが示された。

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