Experimental and modeling studies on the oxygen ingression behavior at the crevices of stainless steels in high-temperature water

相馬 康孝; 小松 篤史; 加治 芳行; 山本 正弘*; 五十嵐 誉廣

Corrosion Science, 251, p.112897_1 - 112897_15, 2025/07

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2025.112897

高温水中(288C)におけるステンレス鋼のすき間内部への酸素侵入に関する実験およびモデリング研究を実施した。すき間内への酸素侵入の限界距離は、酸素濃度、すき間幅、浸漬時間に関わらず、すき間開口部からの距離dがそれ以上の数値になる場合、主要表面酸化物組成が(ヘマタイトマグネタイトに)変化する位置として定義することができた。その場測定により、付近での電気伝導度の増加が確認され、これは酸素濃度差電池によるイオン濃縮を示した。は、すき間幅、酸素濃度、浸漬時間の増加に伴って拡大した。モデル計算の結果、酸化膜の成長によってステンレス鋼金属のアノード溶解が抑制され、対応する酸素のカソード還元消費速度が低下することで、時間とともに酸素の侵入が進行することが示唆された。

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 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.

Research and development of three-dimensional isolation system for sodium-cooled fast reactor, 8; Assembly static test results of three-dimensional isolated device by bi-axial loadings

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

Proceedings of ASME 2024 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP 2024) (Internet), 9 Pages, 2024/07

https://doi.org/10.1115/PVP2024-124495

The authors have been developing the three-dimensional isolation system for the Sodium-cooled Fast Reactor. The three-dimensional isolation device consists of the laminated rubber bearing performing the horizontal isolation function, four-disc spring units, the sliding function, strength members such as the horizontal support function, and dampers in the horizontal and vertical directions. We carried out the half-scaled integrated seismic tests under several bi-axial severe conditions from design base loads to significantly exceeding design base loads. The test specimen was assembled elements consisting of Three-Dimensional Seismic Isolation System, but the horizontal and vertical damping devices were not modeled because of the static tests. We report tests results, focusing on the following items. Behavior of smooth operation and ensuring the independency of horizontal isolation and vertical isolation performances. Hypothesis and verification of load transfer mechanism under horizontal and vertical loads superposition. Effect of reinforcing plates on the loading force reduction of horizontal support function. Conditions of the specimen after tests and discussion.

東濃地科学センターにおける熱分解型元素分析装置/安定同位体比質量分析装置を用いた岩石試料等の水素と酸素の安定同位体比測定

山本 悠介*; 渡邊 隆広; 丹羽 正和; 島田 耕史

JAEA-Testing 2023-003, 67 Pages, 2024/02

JAEA-Testing-2023-003.pdf:4.63MB

東濃地科学センター土岐地球年代学研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として、地質環境の長期安定性に関する研究を進めている。一般に将来の自然現象に伴う地質環境の変化の予測・評価は、自然現象に関する過去の記録や現在の状況に関する調査結果に基づき行われる。岩石試料等の水素及び酸素の安定同位体比(D、O)は試料に含まれる水の供給源や混合過程等に関する情報が得られるため、過去に発生した自然現象を明らかにする上で重要な基礎データの一つとなる。東濃地科学センターでは、岩石試料等のD及びOを把握するため熱分解型元素分析装置(TC-EA)及び安定同位体比質量分析装置(IRMS)を組み合わせたTC-EA/IRMSによる分析手法を整備した。本稿ではTC-EA/IRMSを用いた岩石試料等のD及びOの分析手法を作業手順書として示すとともに、標準試料を用いた補正式の評価、標準試料の繰り返し測定による分析精度の評価及び岩石試料等を用いた試験測定結果の一例について報告する。

ポータブル蛍光エックス線分析装置による津波堆積物の簡易判別手法の検討; 静岡平野から採取したボーリングコア試料への適用

渡邊 隆広; 山本 悠介; 北村 晃寿*

地学雑誌, 132(5), p.417 - 437, 2023/10

https://doi.org/10.5026/jgeography.132.417

津波堆積物の簡易的な判別手法を検討するため、ポータブルXRFを用いて静岡平野の堆積物試料中の主成分および微量成分の定量分析を新たに実施した。本研究では、静岡平野で採取された6本のボーリングコア試料(各試料長さ約8m)および同地域の砂浜表層試料の定量分析を行った。得られたデータから約1000年前,約3500年前および約4000年前の津波堆積物の地球化学的な特徴について検討した。ポータブルXRFによる定量分析結果の大部分は従来法による既報値とよく一致した。したがって、本手法は静岡平野の堆積物試料にも適用可能であることが示された。

約2.74年の長期圧密試験によるベントナイトの二次圧密特性

高山 裕介; 山本 陽一*; 後藤 考裕*

地盤工学ジャーナル(インターネット), 18(3), p.317 - 330, 2023/09

https://doi.org/10.3208/jgs.18.317

Na型ベントナイト・砂混合土に対する約1.8年の長期の圧密試験により、二次圧密過程の変形が加速的に増加する傾向が報告されている。そこで、このような二次圧密の加速挙動が生じた要因の分析を行い、それらの要因に対する対策を試験装置に施し、ベントナイトやカオリナイトを用いた10年以上を想定した長期圧密試験を開始した。本研究では、長期圧密試験開始から約2.74年経過時までの試験データに基づき、ベントナイトの二次圧密特性を調べた。その結果、試験開始から約2.74年の計測期間では、時間の対数に対して直線的に二次圧密が進行するという従来の粘土に対する知見と概ね整合的な結果が得られた。今後も試験期間が10年程度以上となるまで試験を継続し、ベントナイトのより長期的な二次圧密特性について調べていく予定である。

Experiment of floating seismic isolation system

森 隆*; 島田 貴弘*; 甲斐 聡流*; 大谷 章仁*; 山本 智彦; Yan, X.

Proceedings of ASME 2023 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2023) (Internet), 8 Pages, 2023/07

https://doi.org/10.1115/PVP2023-102224

Experiment of a floating seismic isolation technology for application to small modular reactor (SMR) is conducted on a small-scale apparatus. The SMR is assumed to be located on land rather than offshore, and installed on a newly proposed floating structure in a pool. The floating structure is designed acts to mitigate the propagation of the horizontal component of seismic motion between the ground and the SMR buildings, and to reduce the excitation force on the buildings caused by the vertical wave propagation through water of vertical seismic motion. The floating structure was designed to have a gaseous space called Air Cavity and orifice at the bottom of the structure. Experiment is conducted to verify the effect of the floating structure on reduction to vertical seismic motions. The results demonstrate the effectiveness of the Air Cavity and orifice to reduce response during vertical earthquake motion, and those method is more reduce response than Compared to using only Air Cavity. Thus these method were founds an isolating effect against vertical seismic motion, and it is considered that result in this study will help SMR.

JAEA-AMS-TONOの現状(令和4年度)

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 松原 章浩*; 石井 正博*; 渡邊 隆広; 神野 智史; 西尾 智博*; 小川 由美; 山本 悠介; 木村 健二; et al.

第23回AMSシンポジウム報告集, p.1 - 4, 2022/12

日本原子力研究開発機構東濃地科学センター土岐地球年代学研究所には加速器質量分析装置(AMS)が3台あり、実試料測定用に2台、炭素-14測定用超小型AMSの開発に向けた試験装置が1台ある。JAEA-AMS-TONO-5MVではルーチン測定をしている4核種に加えて、地下水の年代測定に有用な塩素-36の測定に向けた技術開発や硫黄除去方法の検討を実施している。炭素-14測定用超小型AMSは、イオンチャネリングを利用したAMSの同質量分子の分別を実施するための装置であり、2022年度中の炭素-14測定を目指して実証試験中である。またAMSで測定を行うための試料前処理の研究開発として、炭素-14測定における微少量試料の前処理法やその測定方法の検討、塩素-36測定のための前処理方法の検討などを実施している。発表では、それぞれの研究開発状況を報告する。

皿ばねを利用した上下用復元力装置に関する研究; 皿ばねユニットの最適組合せおよび履歴ループの同定方法に関する検討

深沢 剛司*; 杣木 孝裕*; 宮川 高行*; 内田 昌人*; 山本 智彦; 石塚 太*; 鈴野 哲司*; 岡村 茂樹*; 藤田 聡*

構造工学論文集,B, 68B, p.462 - 475, 2022/04

https://doi.org/10.3130/aijjse.68B.0_462

The authors developed a three-dimensional seismic isolation system to ensure isolation performance in the vertical and horizontal directions. This isolation system is required for a large-scale disc spring to achieve both the support and isolation functions. This paper describes an optimal combination method of disc springs to absorb the variance caused by the manufacturing process by calibrating the combination using a metaheuristic algorithm. Moreover, a method to identify the variables of the hysteresis loops caused by the combined disc springs is proposed using the metaheuristic algorithm. The applicability of these methods is verified using the static loading tests data obtained by a large-scale disc spring that expands the dimensions defined by the JIS B 2706:2013 and the ISO 19690-1:2017. This paper demonstrates that the proposed method can control the restoring force and identify the variables required for hysteresis loops accurately and efficiently.

Three-dimensional computational modeling and simulation of intergranular corrosion propagation of stainless steel

五十嵐 誉廣; 小松 篤史; 本岡 隆文*; 上野 文義; 山本 正弘

Corrosion Science and Technology, 20(3), p.105 - 111, 2021/06

https://doi.org/10.14773/CST.2021.20.3.105

セルオートマトン法を用いてステンレス鋼の粒界腐食現象を模擬する3次元計算モデルを構築した。計算モデルでは、バルク,結晶粒界(GB)、および溶液セルの3種類のセルで構成される。開発モデルを用いて、腐食時の表面粗さとGBの溶解速度の分散との関係を検証した。解析により、GBの溶解速度分布を採用したモデルによって計算された表面粗さが、GBの溶解速度一定とした場合よりも大きいことを明らかにした。解析によって得られた断面は、腐食試験によって得られた断面をよく再現していた。これらの結果は、腐食中の表面粗さが腐食速度の分布に関係していることを示している。