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論文

Molecular gyrotops with a five-membered heteroaromatic ring; Synthesis, temperature-dependent orientation of dipolar rotors inside the crystal, and its birefringence change

増田 敏幸*; Arase, Junko*; 稲垣 佑亮*; 川幡 正俊*; 山口 健太郎*; 大原 高志; 中尾 朗子*; 門馬 洋行*; Kwon, E.*; 瀬高 渉*

Crystal Growth & Design, 16(8), p.4392 - 4401, 2016/08

 被引用回数:27 パーセンタイル:90.97(Chemistry, Multidisciplinary)

Three-dimensional arrays of dipolar rotors were constructed as single crystals of molecular gyrotops, which are macrocage molecules with a bridged dipolar rotor. In this study, we synthesized novel molecular gyrotops with a five-membered heteroring, i.e., furan-diyl, thiophenediyl, and selenophene-diyl, and investigated the temperature-dependent orientation and rotation of the dipolar rotors inside the crystal.

論文

Metabolic alterations in leaves of oxalate-rich plant ${it Rumex obtusifolius}$ L. irradiated by $$gamma$$ rays

北野 沙也佳*; 宮城 敦子*; 大野 豊; 長谷 純宏; 鳴海 一成*; 山口 雅利*; 内宮 博文*; 川合 真紀*

Metabolomics, 11(1), p.134 - 142, 2015/02

 被引用回数:8 パーセンタイル:29.46(Endocrinology & Metabolism)

We investigated on the metabolic effectiveness of $$gamma$$ ray irradiation to seeds of ${it Rumex obtusifolius}$, which are known to accumulate high level of soluble oxalate, to lower oxalate accumulation in leaves. Reduced rate of germination, discoloration of cotyledons, and deformed true leaves were observed by elevated irradiation. Metabolome analysis of primary metabolites using capillary electrophoresis-mass spectrometry showed a decrease in oxalate contents in the leaves of plants from $$gamma$$ ray-irradiated seeds. Moreover, organic acids such as malate and 2-oxoglutarate also decreased, whereas amino acids such as glutamate and glutamine increased. These results indicated that seed irradiation by $$gamma$$ rays leads to dynamic changes in metabolic pathways as well as plant growth/development.

論文

Corrosion resistance of structural materials in high-temperature aqueous sulfuric acids in thermochemical water-splitting iodine-sulfur process

久保 真治; 二川 正敏; 井岡 郁夫; 小貫 薫; 山口 明久*

International Journal of Hydrogen Energy, 38(16), p.6577 - 6585, 2013/05

 被引用回数:18 パーセンタイル:47.36(Chemistry, Physical)

熱化学法水素製造法ISプロセスに用いる硫酸濃縮器や硫酸蒸発器用の構造材料は高温かつ極めて腐食性の強い環境に曝される。そこで、材料腐食試験により、セラミックス材及び耐酸金属材の耐食性を評価した。腐食環境は、温度320, 380, 460$$^{circ}$$C、圧力2MPa、濃度75, 85, 95wt%の高温液相硫酸環境とした。供試材料の重量変化から、SiC, Si-SiC, Si$$_{3}$$N$$_{4}$$)の良好な耐食性("よく耐える"と格付け)を示した。高シリコン鉄(シリコン含有20%)の耐食性は"やや耐える"であったが、断面顕微鏡観察でクラックの生成が認められた。シリコン添加耐酸鋼は激しく腐食し、腐食速度は1gm$$^{-2}$$h$$^{-2}$$であった。これら腐食試験から、硫酸濃縮器や硫酸蒸発器用の構造材料にはシリコンを含有したセラミックス(SiC, Si-SiC, Si$$_{3}$$N$$_{4}$$)が適切であることを明らかにした。

論文

Adaptability of Metallic Structural Materials to gaseous HI decomposition environment in thermochemical water-splitting iodine-sulfur process

久保 真治; 二川 正敏; 小貫 薫; 山口 明久*

Corrosion Engineering, 62(3), p.104 - 111, 2013/03

熱化学水素製造法ISプロセスの気相ヨウ化水素分解反応環境に用いる装置用金属材料の適用性を明かにするため、ヨウ化水素($$HI$$), ヨウ素($$I_2$$), 水($$H_2O$$)および水素($$H_2$$)の混合ガス環境において、連続高温ガス腐食試験による腐食速度測定,機械的性質の測定(硬度, 0.2%耐力,引張強度および伸び)を実施した。腐食環境は、モル比H$$_2$$:HI:I$$_2$$:H$$_2$$O=0.16:1:1:6, 大気圧, 450$$^{circ}$$C, 試料の暴露時間は100時間および1000時間とした。腐食速度の観点からはニッケル基合金(Hastelly C-276, MAT21, Inconel 625)が優れた耐食性を示し($$<$$0.03g m$$^{-2}$$h$$^{-1}$$),また、MAT21, Inconel 625の機械的特性に著しい低下は認められなかった。タンタルには水素脆化が認められ、ジルコニウムおよびニオブの耐食性は低かった。モリブデン,チタンの耐食性は良好であったが、モリブデンには強度低下(硬度が低下)が、チタンには水素脆化が危惧されることを見い出した。以上の結果から、本環境に対する装置用金属材料には、耐食性の観点ではニッケル基合金が適しており、特にMAT21は耐食性と機械的特性の観点から有望であることを明らかにした。

論文

熱化学水素製造法ISプロセスに用いる装置用金属材料の気相HI分解環境に対する適用性

久保 真治; 二川 正敏; 小貫 薫; 山口 明久*

材料と環境, 62(3), p.122 - 128, 2013/03

熱化学水素製造法ISプロセスの気相ヨウ化水素(HI)分解環境に用いる装置用金属材料は、高温ハロゲンガス腐食と水素脆化という厳しい環境に曝される。ヨウ化水素(HI),ヨウ素(I$$_{2}$$),水(H$$_{2}$$O)及び水素(H$$_{2}$$)の混合ガス環境に適した装置用金属材料を選択することを目的とし、連続高温ガス腐食試験による腐食速度測定、機械的性質の測定(硬度, 0.2%耐力,引張強度 及び伸び)を実施した。腐食環境は、モル比H$$_{2}$$:HI:I$$_{2}$$:H$$_{2}$$O=0.16:1:1:6、大気圧、450$$^{circ}$$C、試料の暴露時間は100時間及び1000時間とした。腐食速度の観点からはニッケル基合金(Hastelly C-276, MAT21, Inconel 625)が優れた耐食性を示し(0.03gm$$^{-2}$$h$$^{-1}$$以下)、また、MAT21, Inconel 625の機械的特性に著しい低下は認められなかった。タンタルには水素脆化が認められ、ジルコニウム及びニオブの耐食性は低かった。モリブデン,チタンの耐食性は良好であったが、モリブデンには強度低下(硬度が低下)が、チタンには水素脆化が危惧されることを見いだした。以上の結果から、本環境に対する装置用金属材料には、耐食性の観点ではニッケル基合金が適しており、特にMAT21は耐食性と機械的特性の観点から有望であることを明らかにした。

論文

Quantification of fatigue crack propagation of an austenitic stainless steel in mercury embrittlement

直江 崇; 山口 義仁; 二川 正敏

Journal of Nuclear Materials, 431(1-3), p.133 - 139, 2012/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:56.12(Materials Science, Multidisciplinary)

液体金属は、その優れた熱伝導特性から原子力材料としての利用が期待されている。しかしながら、液体金属と固体金属の組合せによっては、構造健全性に影響を及ぼす液体金属ぜい化が懸念される。本研究では、核破砕パルス中性子源のターゲット容器構造材として使用されているオーステナイト系ステンレス鋼と、ターゲット材である水銀との組合せについて、切欠き試験片を用いた水銀中疲労試験により調査した。破面解析手法の一つであるFRASTA法と、切欠きの開口変位計測を組合せることにより、水銀浸漬下における疲労き裂進展速度の評価を試みた。その結果、低サイクル疲労領域において、水銀中の疲労き裂進展速度は、大気中の場合と比較して早くなる傾向、すなわち、水銀浸漬によりき裂進展が加速されることを示唆した。

報告書

汎用小型試験研究炉の概念検討; 平成22年度活動報告(共同研究)

今泉 友見; 宮内 優; 伊藤 正泰; 綿引 俊介; 永田 寛; 花川 裕規; 那珂 通裕; 川又 一夫; 山浦 高幸; 井手 広史; et al.

JAEA-Technology 2011-031, 123 Pages, 2012/01

JAEA-Technology-2011-031.pdf:16.08MB

世界の試験研究炉は、老朽化に伴う廃炉により減少しているが、その一方でアジア諸国においては、原子力発電の導入計画が相次いでいる。このようなアジア諸国では、原子力発電所を建設した後の運転管理ができる技術者の育成が課題となっていると同時に、自国における原子力技術を高めるため、軽水炉の長期化対策,科学技術の向上,産業利用及び原子力人材育成のための試験研究炉の必要性が高まっている。このような背景から、照射試験炉センターにおいては、今後、発電用原子炉を導入する国に向け、各種照射利用や教育訓練に用いる試験研究炉の基本概念検討を開始した。設計活動を通じた本検討は、照射試験炉センターにおける試験研究炉の設計に必要な計算コードなどの環境の整備及び人材育成に貢献するとともに、本概念検討に共同研究として参加する原子力関連会社の試験研究炉にかかわる技術力の維持,向上にも貢献することが期待される。本報告は、平成22年度に設置された「照射試験炉センター汎用小型試験研究炉WG(ワーキンググループ)」と原子力関連会社が行った平成22年7月$$sim$$平成23年6月までの試験研究炉の概念検討結果について取りまとめたものである。

論文

Trapping of multiple hydrogen atoms in a tungsten monovacancy from first principles

大澤 一人*; 後藤 準也*; 山上 真広*; 山口 正剛; 矢木 雅敏*

Physical Review B, 82(18), p.184117_1 - 184117_6, 2010/11

 被引用回数:102 パーセンタイル:94.83(Materials Science, Multidisciplinary)

本発表は、九州大学応用力学研究所との共同研究により、核融合材料タングステンの物性を第一原理計算により調べた結果の論文発表である。本発表では、タングステン中の単空孔において多数の水素原子がトラップされるときのトラップエネルギーを第一原理より計算した。最大6コの水素原子がトラップされるとする従来の第一原理計算結果とは異なり、トラップされる水素原子の数が増えるに従ってトラップサイトがオクタヘドラルサイトからテトラヘドラルサイトに変化することによって、最大で12コの水素原子がタングステン中の単空孔にトラップされることを示した。

論文

オーステナイト系ステンレス鋼SUS316の水銀中曲げ疲労強度

直江 崇; 山口 義仁; 二川 正敏; 涌井 隆

材料, 59(4), p.309 - 314, 2010/04

J-PARCに設置された高出力パルス核破砕中性子源では、核破砕標的として液体水銀を用いる。水銀を包含するステンレス鋼製のターゲット容器は、陽子線の入射によって励起される圧力波に起因する繰返し応力負荷を受ける。同時に、圧力波の伝ぱ過程で生じるキャビテーションによるピッティング損傷を受ける。その際、液体金属脆化及びキャビテーション損傷による容器の健全性低下、すなわち疲労強度劣化が危惧される。本研究では、ピットによる応力集中を模擬した試験片に対して、水銀環境下での疲労試験を行い、疲労強度に及ぼす水銀の影響について調べた。さらに、冷間加工材を用いた疲労試験を行い、照射による転位導入模擬,ピッティング損傷,水銀の重畳効果について検討した。その結果、水銀浸漬下では、浸漬時間に依存して低サイクル疲労強度が低下すること、また、その傾向は、照射効果を模擬した冷間加工材で顕著になることを明らかにした。

論文

Effect of tensile stress on cavitation damage formation in mercury

直江 崇; 粉川 広行; 山口 義仁; 二川 正敏

Journal of Nuclear Materials, 398(1-3), p.199 - 206, 2010/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:37.58(Materials Science, Multidisciplinary)

水銀をターゲット材に用いた核破砕中性子源では、圧力波に励起されるキャビテーションによるピッティング損傷が、ターゲット容器の健全性を著しく低下させるとして問題となっている。また、ターゲット容器には、ピッティング損傷に加えて、溶接による残留応力や陽子線入射に伴う熱応力により引張り応力が負荷される。本研究では、水銀中でのピッティング損傷形成に及ぼす引張り応力の影響を超音波振動法による損傷試験から調査した。引張り応力負荷時に形成される損傷は、無負荷時と比較して増加することを明らかにした。また、ピット形成時の衝撃力負荷を準静的に模擬したインデンテーション試験を行い、引張り応力負荷時には、表面硬度が低下することを確認し、変形に要する応力の下限値、すなわち、ピット形成に要する衝撃力が引張り応力負荷により低下することを示唆した。

報告書

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全性の評価; 地層処分システムの不確かさに対する確率論的解析手法の試適用(受託研究)

武田 聖司; 山口 徹治; 長澤 寛和; 渡邊 正敏; 関岡 靖司; 神崎 裕; 佐々木 利久; 落合 透; 宗像 雅広; 田中 忠夫; et al.

JAEA-Research 2009-034, 239 Pages, 2009/11

JAEA-Research-2009-034.pdf:33.52MB

地層処分の安全評価では、安全性を評価すべき時間枠が極めて長く、また、評価すべき処分システムの空間スケールが数km以上にわたることによる不確かさの把握が重要である。こうした処分システムの時間的及び空間的広がりに起因した不確かさは、その成因に着目すると、処分システムの構成要素(材料)の本質的な不均質性,構成要素で発生する現象の理解不足や予測の不確かさ,測定手法や工学技術の不完全さなどが考えられる。これらの不確かさは、研究開発の進展によりある程度低減あるいは定量化が可能である。本評価では、これらの不確かさを考慮して、高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全性に関し、決定論的手法及びモンテカルロ法に基づいた確率論的手法を用いた解析を行った。おもに、人工バリアにかかわるシナリオ,モデル及びパラメータの不確かさが被ばく線量評価に与える影響を推定する方法を示し、その不確かさ影響解析を実施するとともに、得られた解析結果から今後も研究課題とすべき重要なモデルやパラメータを抽出した。

論文

Corrosion rate evaluations of structural materials for a iodine-sulfur thermochemical water-splitting cycle

久保 真治; 二川 正敏; 田中 伸幸; 岩月 仁; 山口 明久*; 塚田 隆治*; 小貫 薫

Proceedings of 2006 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '06) (CD-ROM), 6 Pages, 2006/06

熱化学水素製造法ISプロセスは強い腐食環境で動作する。機器構造材料の腐食速度を評価するため、ブンゼン反応環境における、溶接部腐食及びすきま腐食に着目した試験を行った。タンタル及びジルコニウムの試験片を、ヨウ化水素酸にヨウ素及び硫酸を添加した腐食性溶液(大気圧、120$$^{circ}$$C)に100時間又は500時間浸漬した。腐食性溶液は、ブンゼン反応環境を模擬するため、HI濃厚溶液と硫酸濃厚溶液の二通りを用いた。試験後、試験片の重量変化から腐食速度を求めた。その結果、タンタルは、いずれの腐食性溶液に対しても良好な耐食性(0.02g/m$$^{2}$$hr以下)を示した。ジルコニウムには、HI濃厚溶液中のすきま腐食において、0.02$$sim$$0.05g/m$$^{2}$$hrと、比較的速い腐食速度が見られた。また、ジルコニウムをHI濃厚溶液に500時間浸漬した結果、孔食が観察された。

論文

熱化学法水素製造プロセス環境下における構造材料腐食層の力学特性評価

二川 正敏; 久保 真治; 涌井 隆*; 小貫 薫; 清水 三郎; 山口 明久*

実験力学, 3(2), p.109 - 114, 2003/06

熱化学法水素製造ISプロセス環境下で構造材料に形成される腐食層の力学特性を評価した。まず、4種類の金属材料(316SS,Ni-Alloy,Ti及びTa)に対して、ISプロセスのヨウ化水素分解環境を想定した条件下で100時間の腐食試験を行った結果、316SSは腐食層を形成し、Tiは粒内に水素脆化が確認されず、良好な耐食性を示すことを確認した。腐食層の評価には、微小押し込み試験法から得た押込み荷重と深さの関係に対して、逆解析を行い、ヤング率,降伏応力,加工硬化係数,加工硬化指数の変化を評価した。これより、Taについては、表層約200ミクロンまでの厚さにおいて延性の低下を示し、最大引張強度の増加及び均一伸びの減少を示すことがわかった。

論文

Development of a Method for Evaluation of Pinwise Power Distribution in Fuel Assemblies of Fast Reactors

山岡 光明*; 川島 正俊*; 山口 隆司; 高下 浩文

Journal of Nuclear Science and Technology, 34(10), p.986 - 991, 1997/10

高速炉の燃焼度や線出力等の炉心性能向上に対応して、燃料集合体内の出力分布や燃焼履歴の評価精度を向上させることは、適切な設計余裕のもとで燃料の健全性を確保するために重要である。本研究では、拡散方程式の解析解に境界条件を与えて集合体内の燃料ピン毎の出力分布や燃焼履歴を詳細に評価する方法について検討を行った。高速炉炉心へ適用した結果、燃料ピン毎の出力分布が得られる詳細メッシュ有限差分全炉心計算の結果と比較しいて、本手法による結果は良い精度を示した。この結果をもとに、燃料ピン毎の燃焼計算を行った結果、末期のピーキング係数や燃焼度に高意な影響があり、燃料ピン毎に燃焼計算することが重要であることがわかった。特にピーキング係数が大きくなる実証炉等の大型バンドルに有効であると考えられる。また、本手法により燃焼予測結果を照射後試験結果と比較することにより、燃焼特性予測精度の向上に役立てることができる。

論文

A METHOD FOR CALUCULATING POWER DISTRIBUTION IN FUEL ASSEMBLY

山口 隆司; 川島 正俊*

International Conference on Mathmatics and Computations,Reactor Physics,and Environmental Analysis, , 

高速炉の高燃焼度化に向けて、燃料集合体内の出力分布の評価精度を向上することは燃料の健全性・寿命評価の観点から重要である。本研究では、Green関数に基づいた拡散方程式の解析解に境界条件を与えて集合体内の出力分布を評価する手法について、多群エネルギー化等の詳細化や炉心計算からの境界条件の与え方の検討を行うとともに、高速炉炉心へ適用し、その精度検証を行った。比較すべき基準結果を得るために、ピンごと出力分布が得られる詳細メッシュ有限差分による全炉心計算を実施した。基準結果との比較により、本手法により炉心部で0.5%、ブランケットで5%の精度でピンごと出力を求められ、従来より大幅に精度を向上できることがわかった。

口頭

Development of a retro-reflecting corner cube mirror for JSNS target container monitoring

勅使河原 誠; 涌井 隆; 前川 藤夫; 二川 正敏; 加藤 崇; 菊地 賢司; 仲村 宏二*; 深井 卓*; 吉田 信俊*; 直江 崇*; et al.

no journal, , 

J-PARCでは中心利用施設の一つとして核破砕中性子源の建設が進められている。高強度でピーク強度の高い中性子ビームを利用者に供給するため1MWのパルス陽子ビームがターゲットに入射される。しかしながら、パルス陽子ビーム入射によって発生した圧力波を起因とし、ターゲット容器にピッティング損傷をもたらし、容器の寿命を短くする。そこで、容器の寿命を予測する診断技術の確立が重要となる。音響診断として用いられるレーザードップラ法は、ピッティング損傷によって発生した振動事象を計測するのに適した方法である。この診断法を可能とするために再帰性ミラーを採用した。有機材での再帰性ミラーは既に確立されているが、放射線損傷の点から、金属材料での開発が望まれていた。われわれは、電鋳法を用いることにより12%の反射率を有するNi材の再帰性ミラーを開発した。しかしながら、ターゲット容器に取り付けるためのロウ付け処理がNi材に再結晶をもたらし、反射率を低下させた。そこで、ロウ付けについて最適化を施すことによって4%の反射率の低下のみで実機のターゲット容器に導入することを可能とした。

口頭

ピッティング損傷に及ぼす引張り応力の影響

山口 義仁*; 粉川 広行; 直江 崇; 二川 正敏

no journal, , 

J-PARCの物質生命科学実験施設に設置される核破砕中性子源水銀ターゲットでは、核破砕反応に伴う水銀の急激な熱膨張に起因する圧力波が発生する。この圧力波の伝播によって、水銀を充填しているターゲット容器は、圧力波に起因した巨視的応力変動と、キャビテーション気泡崩壊に伴う局所衝撃を受けて壊食が発生する。これらの現象は、ほぼ同時に発生するため、これらの負荷応力の重畳効果に関する知見が、ターゲットの構造健全性評価の観点から必要である。本報では、巨視的応力として、静的引張り応力を負荷した状態で超音波振動法によるキャビテーション壊食試験を行い、キャビテーション壊食に対する応力負荷の影響を評価した。その結果、巨視的応力負荷の増加により、壊食損傷の程度が拡大することがわかった。

口頭

疲労き裂進展に及ぼす液体金属の影響

直江 崇; 涌井 隆; 山口 義仁; 二川 正敏

no journal, , 

高出力核破砕パルス中性子源では、核破砕標的として水銀を用いる。水銀を包含するステンレス鋼製の容器は、圧力波及び熱応力により繰返し荷重を受ける。その際、液体金属脆化による容器の健全性の低下、すなわち、疲労強度劣化が危惧される。本研究では、水銀環境下での疲労試験を行い、水銀とステンレス鋼の共存性について検討する。さらに、開口変位計測及び破面解析により疲労き裂進展に及ぼす水銀の影響について考察する。

口頭

体系的な安全評価手法の構築への取り組み; モデル・パラメータのリンケージを図った人工バリアからの核種フラックスの解析

向井 雅之; 片岡 理治; 武田 聖司; 前田 敏克; 飯田 芳久; 渡邊 正敏; 澤口 拓磨; 山口 徹治; 田中 忠夫

no journal, , 

体系的な安全評価においては、状態設定,安全機能,核種移行の3つが関連し合いながら実施されることが重要である。これまで構築してきた、連成解析コード,各種バリア材の性能評価モデル,安全評価コードをこの視点で整理した。そして、体系化した安全評価へ向けた第一歩として、具体的にどのようにこれらを関連付けるのか、そして具体的な課題に対してどのように適用されるのかを検討した。6ケースの試計算結果から、重要核種($$^{135}$$Cs, $$^{79}$$Se)について、特に感度の高いパラメータとして、ガラス固化体の溶解速度と核種分配係数が抽出された。また、核種フラックスの変化に影響する要因が特定できるだけでなく、その要因(例えばガラス溶解速度)の変化の元になる原因(マトリクス溶解判定となる高Ca濃度)まで遡及可能になった。

口頭

$$gamma$$線照射が強害帰化雑草エゾノギシギシに及ぼす影響

北野 沙也佳*; 川合 真紀*; 宮城 敦子*; 内宮 博文*; 山口 雅利*; 大野 豊; 長谷 純宏; 鳴海 一成

no journal, , 

エゾノギシギシ(タデ科)は、ヨーロッパ原産の多年生草本である。田畑や牧草地などでよく繁殖することから、播種やバイオマス維持等のコストが低い新規牧草としての利用が期待されている。しかしながら、この植物の代謝的特徴として、葉に可溶性シュウ酸を高蓄積することが知られている。本研究では、$$gamma$$線をエゾノギシギシの種子に照射することによって、低シュウ酸個体を作出することを目指している。2,000Gyまでの線量を照射した種子の発芽率は、非照射のものとほとんど変わらず、高い発芽率を維持していた。しかし、発芽後、培養土に移して培養室で育成を続けた結果、700Gy以上の$$gamma$$線を照射した個体は、子葉は展開するものの、本葉の形成ができないまま赤く変色し枯死した。今後、$$gamma$$線照射個体の葉の代謝物の測定を行い、$$gamma$$線照射がシュウ酸代謝に影響を与えているかを調べる。また、後代の植物体から低シュウ酸個体の探索を行う。

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