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口頭

Energy resolution evaluation of decoupled neutron moderator for stress measurements via neutron diffraction with compact neutron source

角田 龍之介*; 高村 正人*; 徐 平光; 岩本 ちひろ*; 高梨 宇宙*; 大竹 淑恵*; 栗原 諒*; 高橋 進*; 鈴木 裕士

no journal, , 

During the production of high-strength steel structural parts, the residual stress is necessary to be well controlled for the better dimensional accuracy and the longer service life. The neutron diffraction measurement is a good candidate to monitor the microscopic lattice strain of polycrystalline materials in bulk average. RANS (Riken Accelerator-driven Compact Neutron Source) has been developed and upgraded aiming at in-house, on-site and on-demand measurements to meet with industrial needs. Recently, the phase volume fractions and the bulk textures of steel materials have been measured successfully at RANS. In order to measure the lattice strain at RANS, it is required to improve the energy resolution to observe slight peak shift, and the decoupled moderator is thought as a good solution method for that. In this study, a new decoupled moderator consisting of polyethylene with 20 cmm thickness and B$$_{4}$$C rubber was designed and fabricated, and its neutron beam characteristic was investigated in order to improve the time energy resolution to realize in-house neutron stress measurement at RANS. Here, the preliminary results of the resolutions comparing between the new decoupled moderator and the traditional coupled moderators with 20 and 40 mm thickness polyethylene will be reported together with the scattering angle dependent instrumental resolution of the linear neutron position-sensitive detector.

口頭

Neutron diffraction under high pressure and implications for Earth sciences

佐野 亜沙美

no journal, , 

水素は地球の重要な構成要素のひとつである。そのため水素を見ることのできる中性子実験は地球科学において有力なプローブとなりうる。MLFのビームラインPLANETは地球深部に相当する高温高圧条件における中性子回折実験のために建設された。高温高圧条件を達成するために、世界で初めて大型のマルチアンビルプレスを有するビームラインである。これにより50mm$$^{3}$$の試料について、12GPaまでの圧力での中性子回折実験が可能となった。当日はPLANETの紹介、および最近の成果について発表する。

口頭

Microstructural characterization in steel using small-angle neutron scattering and neutron transmission

大場 洋次郎

no journal, , 

中性子散乱法は、鉄鋼材料中のミクロ組織の解析に広く活用されている。一方、中性子透過率分光法もミクロ組織の解析に有効な実験手法である。パルス中性子を用いると、中性子散乱法と中性子透過率分光法を容易に組み合わせることができ、様々な新しい実験が可能になる。また、これらの手法を柔軟に組み合わせることにより、鉄鋼材料中の複雑なミクロ組織について、より多くの情報が得られるようになる。そこで本講演では、中性子散乱法と中性子透過率分光法を複合的に利用した実験について述べ、今後の展開を議論する。

口頭

Decoupler development at J-PARC neutron source facility

大井 元貴; 原田 正英; 勅使河原 誠

no journal, , 

J-PARCの中性子源施設は日本の1MWパルス核破砕中性子源である。3台の液体水素減速材が設置されており、そのうちの1台は大強度型、残り2台はショートパルス型減速材である。ここでは、中性子パルスを短くするために、デカップラーと呼ばれる中性子吸収材を減速材周辺に配置している。デカップラーの性能は、中性子カットオフエネルギー(Ed)で表される。J-PARCでは、Ag-In-Cd合金により、1MW核破砕中性子源において1eVのカットオフエネルギーを実現している。その一方で、放射線損傷やデカップラーの燃焼のためにこれらの減速材や反射体の交換が必要である。2台目の減速材と反射体において、低放射化材であるAu-In-Cd合金デカップラーを開発した。Au-In-Cdデカップラーのカットオフは、1eVであり、その放射化量はAg-In-Cd合金に比べると3桁小さい。我々はAu-In-Cd合金を自ら作成・加工を加え、減速材と反射体として完成させた。

口頭

An Energy-resolved Neutron Transmission Imaging Study of Deformation Twinning in Mg and Mg-6Zn

Su, Y.; Gong, W.*; 篠原 武尚; Parker, J. D.*; 及川 健一; 甲斐 哲也; 廣井 孝介; 林田 洋寿*; 松本 吉弘*; 鬼柳 善明*; et al.

no journal, , 

Deformation twinning plays an important role in deformation processes of hexagonal-close-packed (hcp) metals. The relatively new technique, time-of-flight (TOF) neutron Bragg-edge transmission (BET) imaging, is a non-destructive investigation method to quantitatively visualise the two-dimensional (2D) distribution of the microstructure. For deepening the understanding of the deformation twin mechanisms, we conducted the BET imaging experiment to quantify the deformation of magnesium (Mg) and its alloy, respectively. Compressions of the rectangular-shaped samples were carried out using a loading machine with different strain. The pulsed neutron transmission imaging experiments were performed at BL22 RADEN of Materials and Life Science Experimental Facility of the Japan Proton Accelerator Research Complex (MLF/J-PARC). The detailed results will be presented at the conference.

口頭

Development of experiment system for tritium release behavior from mercury spallation neutron target at J-PARC

増田 志歩; 甲斐 哲也; 原田 正英; 木下 秀孝; 若井 栄一; 根本 英幸; 池田 裕二郎; 羽賀 勝洋

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設では、水銀の核破砕反応により中性子を生成している。水銀ターゲットの容器を交換する際、気体状の核破砕生成物が水銀循環系外へ放出される可能性がある。これら気体状の放射性核種の放出を低減するために、交換に先立って系内の浄化作業を行う必要がある。ヘリウムパージによって希ガスの放出は低減できるが、トリチウムはほとんど低減効果がなかった。水銀の核破砕反応により生成したトリチウムの多くは、ステンレス製の水銀ターゲット容器や配管の内壁などに取り込まれ、浄化作業や容器交換作業を通して少しずつ脱離していくと考えている。しかし、水銀存在下におけるトリチウムの挙動のデータはほとんど存在せず、推測の域を出ない。そこで、われわれはトリチウムの定量的な現象をとらえることで、容器交換の際のトリチウム放出量を低減することを目的として、実験を行うことにした。まずは、トリチウムのかわりに重水素を使用した試験を行うため、コールド試験装置を製作した。この装置を使用して、真空下, 調湿条件, 水銀共存下など条件を変え、ステンレス試料に対しどのように重水素が蓄積し、放出するかを調べる。装置の詳しい仕様や試験計画は当日述べる。

口頭

Magnetic domain observation of a grain-oriented steel under tensile and compressive stress using pulsed polarized neutron imaging

廣井 孝介; 林田 洋寿*; Parker, J. D.*; 篠原 武尚

no journal, , 

Grain-oriented (GO) electrical steel is widely used as a core material of an electric transformer due to its superior magnetic properties along the rolling direction. Since the magnetic properties of GO steel are closely related to its internal domain structure, magnetic domain observation provides an important information for understanding and improving its properties. It is well known that the domain structure in GO steel strongly depends on the applied tensile and compressive stress. In this study, we tried to observe the change in domain structure inside the GO steel under the stress applied condition by means of pulsed polarized neutron imaging technique.

口頭

Engineering materials diffractometer TAKUMI and scientific trends

Harjo, S.; 川崎 卓郎; Gong, W.*; 山下 享介; 諸岡 聡; 鈴木 裕士; 相澤 一也

no journal, , 

TAKUMI is a time-of-flight neutron diffractometer dedicated for engineering materials sciences, which was installed at beamline 19 in Materials and Life Science Experimental Facility of J-PARC. Careful analysis of the Bragg peaks in a neutron diffraction pattern can reveal important structural details of a sample material such as internal stresses, phase conditions, dislocations, texture etc. Experiments in TAKUMI vary from internal strain mapping in engineering components, microstructural evolutions during deformations of structural or functional materials at various temperatures, microstructural evolutions during manufacturing (thermo-mechanical) processes, as well as texture analyses of engineering materials. In the presentation, the current status of TAKUMI, its sample environmental devices, the scientific trends in TAKUMI and some research examples will be introduced.

口頭

Compressive and tensile deformation of magnesium alloy containing LPSO phase

Harjo, S.; Gong, W.*; 相澤 一也; 川崎 卓郎

no journal, , 

Magnesium alloys containing a long period stacking ordered (LPSO) phase show high strength after hot extrusion. Not only texture and grain refinement, kinks introduced in the LPSO phase during hot extrusion are suggested to have also contribution to the strengthening. To confirm the formation of kink and its role in strengthening during deformation, in situ neutron diffraction measurements of a magnesium alloy consisting of 25 vol.% LPSO (Mg$$_{97}$$Zn$$_{1}$$Y$$_{2}$$) during compressive and tensile deformation were performed using TAKUMI, the engineering materials diffractometer in Materials and Life Science Experimental Facility of J-PARC. An as-cast Mg$$_{97}$$Zn$$_{1}$$Y$$_{2}$$ alloy and that after hot-extrusion were used in this study. The intensity ratio in the axial direction showing the random texture before deformation change in the different manner for compression and tension due to twinning and deformation slip. Details are presented and discussed.

口頭

AMATERAS: A Cold-neutron disk chopper spectrometer; Current status and recent outcomes

中島 健次; 河村 聖子; 古府 麻衣子; 村井 直樹; 稲村 泰弘; 菊地 龍弥*; 若井 大介*

no journal, , 

AMATERASは、ISISのLET、SNSのCNCSと同じパルス整形チョッパーを持つ冷中性子ディスクチョッパー型分光器の第1世代である。本装置は2009年より稼働を開始してきた。この発表では、AMATERASの概要、最新の状況、成果などを紹介する。

口頭

Bond stress evaluation of reinforced concrete using neutron diffraction

鈴木 裕士; 兼松 学*; 向井 智久*

no journal, , 

Recently, the neutron diffraction technique has been provided to some applications on the structural engineering studies of the RC. One of the most successful application among them is evaluation of the bond performance for the post-installed adhesive anchor. In the series of this work, the bond degradation mechanism of the post-installed adhesive anchor has been characterized by measuring bond stress distribution under various conditions, i.e. cyclic loading, high temperature and creep deformation. Another application is evaluation of the deterioration mechanism for the RC under corrosive environment. It has been confirmed that neutron diffraction can be a useful technique to investigate a change in bond condition owing to rebar corrosion. In addition to above works, bond deterioration of the RC subjected to high temperature assuming a fire damage has been also evaluated by measuring a change in the bond stress distribution before and after heating. The results obtained here suggest that neutron diffraction can provide insight into the real structural engineering issues on the RC structures. In this presentation, we will introduce some of the results obtained so far.

口頭

Spin glass on a structural glass of a magnetic ionic liquid

古府 麻衣子; 綿貫 竜太*; 榊原 俊郎*; 河村 聖子; 中島 健次; 上木 岳士*; 阿久津 和宏*; 山室 修*

no journal, , 

イオン液体は現代の液体科学分野で注目されている多機能液体であり、その特性はイオン種の選択に 応じて変えることができる。たとえば、磁性イオンを含む陰イオン種を選択すると磁気特性が現れる。最初に報告された磁性イオン液体C$$_{4}$$mimFeCl$$_{4}$$は、冷却速度を調整することによりガラス・結晶の両方の状態をつくることができる。興味深いことに、結晶では反強磁性磁気秩序が、ガラスではスピングラス状態が発現する。我々は、中性子散乱測定を行い、結晶ではスピン波励起、ガラスでは非分散かつブロードな磁気励起を観測した。このブロードな磁気励起は、スピングラス転移温度以下ではボーズ因子でスケールでき、構造ガラスにみられるボゾンピークと類似している。これは、周期性が欠如していることを反映し、マグノンが伝搬せずに局在化するためだと考えられる。この局在化した磁気励起は、スピンクラスターの形成を示唆している。

口頭

Current status of neutron single crystal diffractometer SENJU at J-PARC/MLF

鬼柳 亮嗣

no journal, , 

J-PARC/MLFにBL18に設置してある中性子単結晶構造解析装置SENJUは、無機物質や小型の分子性物質, 磁性体などの研究を構造的な観点から行うことを目的とした装置である。2012年から共用運転を行なっており、これまでに多くの成果を出してきた。SENJUは37台の2次元検出器により広い散乱角をカバーし、J-PARCの大強度陽子ビームによる得られる高強度の白色中性子を利用することにより、広い逆空間を非常に効率良く測定をすることができる。また、高温炉やマグネットに代表されるように多くの試料環境装置を利用することが可能である。データ解析について、SATRGazerと呼ばる内製のソフトウェアをデータ処理に使用している。現在は、ユーザーの使い勝手の向上のため、webからSTARGazerを使えるように改良を行なっている。

口頭

Current status and grade-up plan of DNA backscattering neutron spectrometer at MLF, J-PARC

川北 至信; 松浦 直人*; 富永 大輝*; 山田 武*; 小林 誠*; 中川 洋

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設のBL02に設置された飛行時間分析型中性子分光器DNAは、中性子準弾性散乱・非弾性散乱のための中性子実験装置である。DNAは最大300Hzで回転するパルス整形チョッパーを備えたユニークな後方散乱分光器である。測定試料で散乱された中性子はSi111アナライザーミラーで選別される。ミラーの裏面にガドリニウムの中性子吸収剤をコートすることにより高い効率と高い信号雑音比を達成しており、非弾性散乱の強度の弱いシグナルでも観測可能である。DNAを用いた研究は、ピコ秒からナノ秒にわたる原子やスピンのダイナミクスで、生体物質, ソフトマターから、バッテリーに利用されるイオン伝導体や強相関電子系などの固体物質まで対象は及ぶ。この発表では、DNA分光器の性能に加えて、Si311面を用いた新たなアナライザーミラーのコミッショニングなどグレードアップ計画も紹介する。

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