Analysis of the effect of crack curvature in Mini-C(T) specimen on fracture toughness evaluation

下平 昌樹; 河 侑成; 高見澤 悠; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄

Journal of Pressure Vessel Technology, 148(2), p.021504_1 - 021504_10, 2026/04

https://doi.org/10.1115/1.4070669

最新の原子炉圧力容器の構造健全性評価においては、マスターカーブ法に基づく正確な破壊靭性参照温度Tの取得が必要である。破壊靭性参照温度TはMini-C(T)破壊靭性試験片によって取得可能であり、この試験片の寸法や亀裂形状に関しては、ASTM規格のE1921や日本電気協会電気技術規程JEAC4216に規定されている。最近、ASTM E1921では評価の正確性や試験を行う上での利便性を向上させるために、亀裂形状に関する規定の変更が行われてきた。このような規格の改定に伴うMini-C(T)試験片の許容亀裂形状の変化は、亀裂先端の塑性拘束状態を変化させ、T評価に影響を及ぼす可能性がある。本研究では、ASTM E1921やJEAC4216に規定される亀裂形状に関する要求の妥当性について議論するため、Mini-C(T)試験片の亀裂湾曲が破壊靭性評価に及ぼす影響について、ワイブル応力解析を含む有限要素解析によって定量的に評価した。その結果、ASTM E1921-21で定められた最大湾曲を有する亀裂形状の場合、亀裂先端の塑性拘束が弱められ、理想的な直線状亀裂を有するMini-C(T)試験片で得られる破壊靭性値に比べて高めの破壊靭性値が得られる可能性を示した。また、上述の最大湾曲を許容した場合、非保守的なTが取得されることをワイブル応力解析によって示した。一方、JEAC4216で許容される最大湾曲を有する亀裂形状の場合は、理想的な直線状亀裂の場合と比べてTの有意な差は見られなかった。

In situ reaction and alteration of mudstone-cement interfaces at the Horonobe URL; Comparison between ordinary Portland cement and low alkaline cement

出井 俊太郎; 柴田 真仁*; 根岸 久美*; 杉浦 佑樹; 天野 由記; Bateman, K.*; Wilson, J.*; 横山 立憲; 鏡味 沙耶; 武田 匡樹; et al.

Results in Earth Sciences (Internet), 3, p.100097_1 - 100097_16, 2025/12

https://doi.org/10.1016/j.rines.2025.100097

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、セメントと泥岩の相互作用による化学的擾乱領域が形成され、岩盤中の核種移行特性に影響を及ぼす可能性がある。本研究では、11年前に幌延深地層研究センターの140m調査坑道に施工されたセメント(普通ポルトランドセメント(OPC)および低アルカリ性セメント(LAC))と泥岩の界面における変質状態について調査した。複数の分析手法を組み合わせることで、セメントの溶解、方解石やC-(A-)S-H相などの二次鉱物の析出、モンモリロナイトの陽イオン交換、泥岩の空隙率の低下など、セメントと岩石の界面における主要な反応が特定された。また、空隙率の低下による拡散の低下や、変質した泥岩中の二次鉱物への取り込みによる収着の促進など、セメントと泥岩の相互作用が放射性核種の移行に及ぼす影響についても明らかになった。

幌延深地層研究計画 令和7年度調査研究計画

中山 雅; 石井 英一; 早野 明; 青柳 和平; 村上 裕晃; 大野 宏和; 武田 匡樹; 望月 陽人; 尾崎 裕介; 木村 駿; et al.

JAEA-Review 2025-027, 80 Pages, 2025/09

JAEA-Review-2025-027.pdf:6.22MB

幌延深地層研究計画は、日本原子力研究開発機構が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施しているプロジェクトである。令和7年度は、「令和2年度以降の幌延深地層研究計画」で示した、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」および「処分概念オプションの実証」について、引き続き調査研究を行う。令和7年度に実施する主な調査研究は以下のとおりである。「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」では、人工バリア性能確認試験のデータ取得を継続するとともに、解体試験計画の具体化や原位置試験を対象とした解析検討の準備を行う。「処分概念オプションの実証」では、坑道スケールピットスケールでの調査・設計・評価技術の体系化について、坑道スケールピットスケールにおける閉じ込め性能の評価手法の整理を行う。500m調査坑道において先行ボーリング調査を行い、岩石の強度や岩盤の透水性などのデータを取得するとともに、トモグラフィ調査による試験坑道周辺の掘削損傷領域の広がりに関するデータを取得する。埋め戻し材や止水プラグの施工については、原位置施工試験に向けた計画検討を進める。深度500mの坑道掘削に伴う湧水量を観測するとともに、解析において予測された湧水量の範囲に収まるかどうかを確認する。500m調査坑道で施工予定のピット周辺の掘削損傷領域の広がりについて原位置における掘削損傷領域の把握のための試験計画を検討する。また、割れ目からの湧水量やピット周辺の掘削損傷領域の広がりについて調査・評価手法の整理を進める。地下施設の建設・維持管理では、令和6年度に引き続き西立坑と500m調査坑道の掘削を行い、令和7年度末に施設整備を完了する予定である。国内外の資金や人材の活用に関する取り組みとして、幌延国際共同プロジェクトにて「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」および「処分概念オプションの実証」に関わる3つのタスク(タスクA:物質移行試験、タスクB:処分技術の実証と体系化、タスクC:実規模の人工バリアシステム解体試験)について調査研究を継続する。

Microscopic theory of Rashba-Edelstein magnetoresistance

山 正樹*; 松尾 衛; 加藤 岳生*

Physical Review B, 111(14), p.144416_1 - 144416_20, 2025/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.144416

We theoretically study Rashba-Edelstein magnetoresistance (REMR) in a two-dimensional electron gas (2DEG) system with Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions.

Biaxial constraint effect on fracture toughness evaluation of reactor pressure vessel under pressurized thermal shock events

下平 昌樹; 山口 義仁; 岩田 景子; 勝山 仁哉; 知見 康弘

Proceedings of the ASME 2024 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP 2024) (Internet), 10 Pages, 2024/07

https://doi.org/10.1115/PVP2024-123136

日本電気協会規格(JEAC)4206では、加圧熱衝撃事象時の原子炉圧力容器(RPV)の非延性破壊を防止するため、材料の破壊靭性が亀裂先端に生じる応力拡大係数を上回ることが要求されている。破壊靭性は、通常板幅に対して深い亀裂を有するコンパクトテンション(C(T))試験片を用いて評価されるのに対して、応力拡大係数はRPVの板厚に対して浅いステンレスオーバーレイクラッド(クラッド)下亀裂を想定して算出される。さらに、破壊靭性試験は単軸荷重によって行われるのに対して、RPVの想定亀裂には熱応力及び内圧による二軸の荷重が負荷される。このような亀裂深さやクラッドの有無、荷重負荷条件の違いは、亀裂先端の塑性拘束状態を変化させ、破壊靭性値評価に影響を及ぼす可能性がある。本研究では、現行のRPVの構造健全性評価手法の保守性を定量的に評価するため、クラッド下亀裂を有する大型試験体を用いた多軸破壊試験を計画している。本報告では、多軸破壊試験の実施に向けた試験体形状や荷重負荷方法の検討内容及び当該試験の参照データとなる予備試験結果について報告する。予備試験では、亀裂の深さや形状を変えた試験体を用いた破壊試験を行い、浅い亀裂を有する試験体ではC(T)試験片に比べて破壊靭性値が高めに評価されることを示した。さらに、亀裂先端の拘束状態に依存せずに破壊靭性値を予測可能なローカルアプローチを用いて多軸試験体で得られる破壊靭性値の予測を行った。その結果、多軸試験体で得られる破壊靭性値は、JEAC4206に基づいて設定される破壊靭性遷移曲線に対して、十分な裕度を有することを示した。

Research and development of three-dimensional isolation system for sodium cooled fast reactor, 9; Evaluating seismic isolation performance through seismic response analysis

深沢 剛司*; 杣木 孝裕*; 湯川 正貴*; 平山 智之*; 渡壁 智祥; 山本 智彦; 岡村 茂樹; 宮崎 真之; 内田 昌人*; 宮川 高行; et al.

Proceedings of the ASME 2024 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP 2024) (Internet), 10 Pages, 2024/07

https://doi.org/10.1115/PVP2024-121899

This paper elucidates the isolation performance of a newly developed three-dimensional seismic isolation system through seismic response analysis. A novel three-dimensional isolation system was developed and assessed through static loading tests, aiming to unveil the hysteresis loops for each element, labeled Part 1 to Part 6. To ascertain the design feasibility of the isolation system, static loading tests were judiciously conducted, considering a wide array of loading conditions, including the beyond-design basis ground motion. Employing the accumulated test data, a new analytical model was devised, capable of precisely capturing the hysteresis loops for each element. Evaluating the seismic isolation performance based on the static loading results of the entire system posed a notable challenge. Nevertheless, the hysteresis characteristics of the overall system in both horizontal and vertical directions were elucidated using a static loading test with a half-scale model, as detailed in Part 7 and Part 8. The authors conducted a seismic response analysis, leveraging the analytical models identified by the static loading test results obtained from the half-scale model. This paper demonstrates that our isolation system exhibits superior isolation performance against both the design basis and beyond-design basis ground motions when compared to a horizontal isolation system consisting of rubber bearings and oil dampers.

Microbially formed Mn(IV) oxide as a novel adsorbent for removal of Radium

田中 万也; 山路 恵子*; 升屋 勇人*; 富田 純平; 小澤 麻由美*; 山崎 信哉*; 徳永 紘平; 福山 賢仁*; 小原 義之*; Maamoun, I.*; et al.

Chemosphere, 355, p.141837_1 - 141837_11, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.141837

本研究では生物性マンガン酸化物を用いて人形峠坑水からのラジウム除去実験を行った。その結果、7.6mgの生物性マンガン酸化物を用いて3L坑水中から98%以上のRaを除去することが出来た。これは固液分配係数に換算すると10 mL/gという非常に高い値となり、生物性マンガン酸化物が実際の坑水処理に有効であることを示している。

Contributions of multimodal microstructure in the deformation behavior of extruded Mg alloys containing LPSO phase

萩原 幸司*; 眞山 剛*; 山崎 倫昭*; Harjo, S.; 徳永 透子*; 山本 和輝*; 杉田 三佳*; 青山 海琳*; Gong, W.; 西本 宗矢*

International Journal of Plasticity, 173, p.103865_1 - 103865_21, 2024/02

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2023.103865

The unique control mechanisms of the plastic deformation of two-phase extruded alloy composed of Mg and long-period stacking ordered (LPSO) phase were clarified by comparison with those of other Mg solid-solution alloys, focusing on the question of why do the Mg/LPSO two-phase alloys exhibit both large elongation and high strength? The stress-strain curves for each grain in the alloys could be imaginary estimated using neutron diffraction analysis during the tensile test. The results demonstrate that the deformation behaviors of the worked and recrystallized grains are significantly different in all the Mg-extruded alloys owing to the strong plastic anisotropy in Mg with hexagonal close-packed (hcp) structure. Therefore, the deformation behavior is controlled by a composite-like deformation mechanism, even in single-phase Mg solid-solution alloys.

The Role of collision ionization of K-shell ions in nonequilibrium plasmas produced by the action of super strong, ultrashort PW-class laser pulses on micron-scale argon clusters with intensity up to 5 10 W/cm

Skobelev, I. Yu.*; Ryazantsev, S. N.*; Kulikov, R. K.*; Sedov, M. V.*; Filippov, E. D.*; Pikuz, S. A.*; 浅井 孝文*; 金崎 真聡*; 山内 知也*; 神野 智史; et al.

Photonics (Internet), 10(11), p.1250_1 - 1250_11, 2023/11

https://doi.org/10.3390/photonics10111250

物質が高強度レーザーパルスと相互作用して生成されるプラズマの電荷状態の発展において、光電場と衝突電離の影響を明確に区別することは困難である。この研究では、プラズマキネティクスの時間依存計算を用いて、クラスターが十分に小さい低密度のガス状ターゲットを用いた場合にのみ可能であることを示した。Arプラズマの場合、クラスター半径の上限はmと見積もられた。

Theory of inverse Rashba-Edelstein effect induced by spin pumping into a two-dimensional electron gas

山 正樹*; 松尾 衛; 加藤 岳生*

Physical Review B, 108(14), p.144430_1 - 144430_15, 2023/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.144430

The inverse Rashba-Edelstein effect (IREE) in a two-dimensional electron gas (2DEG) induced by spin pumping from an adjacent ferromagnetic insulator (FI) is investigated theoretically. In particular, spin and current densities in the 2DEG in which both Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions coexist are formulated, and their dependencies on ferromagnetic resonance frequency and orientation of the spin in the FI are clarified. It is shown that spin density diverges when the ratio between the Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions approaches unity, while current density stays finite there. These results can be applied for evaluating spin splitting on the Fermi surface in a 2DEG and designing spintronic devices using IREE.