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論文

Surface characterization of hot-pressed beryllium with X-ray photoelectron spectroscopy

石塚 悦男; 河村 弘; 芦田 完*; 松山 政夫*; 渡辺 国昭*; 安藤 弘栄; 二村 嘉明

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.183 - 185, 1992/00

ベリリウムはプラズマ対向材料として研究されており、JETにおいては、ベリリウムを第一壁に用いた不純物/粒子制御によりプラズマパラメータの大幅な改善が報告されている。このメカニズムを理解するには、プラズマの研究と同様に、材料特性を把握することは重要となる。これらの材料特性を把握するための第一段階として、真空加熱及び重水素打込みによるホットプレスベリリウムの表面の変化をX線光電子分光法によって調べた。この結果真空加熱では表面の洗浄化が観測され、重水素打込みでは表面の酸化が観測された。

論文

Radiation damage of graphite due to hydrogen-ion bombardment at very low temperature

櫛田 浩平; 北條 喜一; 古野 茂実

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.351 - 355, 1992/00

核融合炉におけるプラズマ対向材料の有力候補である黒鉛のイオンによる照射損傷の基礎的過程を知るため、これまで水素イオンビーム照射による黒鉛結晶構造の変化をいろいろな温度について、主に電子エネルギー損失分光法(EELS)を用いて調べてきた。その結果、黒鉛結晶はイオン照射によって非晶質化をおこし、その開始には温度に依存する臨界フルエンスがあることが分かった。今までに、室温から600$$^{circ}$$Cまでの温度範囲で温度依存性を調べて来たが、今回は試料を液体チッソで冷却することにより、極低温での照射効果を調べた。その際のEELSのプラズモンロスピークのシフトから、非晶質化の臨界フルエンスは今までの温度依存性の傾向から予想できるものであったが、さらに照射を続けると、低エネルギーにシフトしたプラズモンピークが再び上昇するという特異な変化が見られた。特にこの点に注目し、結果を報告する。

論文

In-situ observation of damage evolution in SiC crystals during He$$^{+}$$ and H$$_{2+}$$ dual-ion beam irradiation

北條 喜一; 古野 茂実; 櫛田 浩平; 大津 仁; 出井 数彦*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.583 - 587, 1992/00

 被引用回数:22 パーセンタイル:11.92

SiC結晶に水素とヘリウムを同時に又は連続的に照射し、材料の構造変化を連続的に観察した。イオン照射は、He$$^{+}$$イオン;12kV、H$$_{2+}$$イオン;15kVとし、イオンの飛程を同一になるようにした。fluxは両方のイオン種とも1$$times$$10$$^{14}$$atoms/cm$$^{2}$$・sとした。He$$^{+}$$イオンの照射量を同一にしたときのバブル成長を観察比較した結果、同時照射に比べて、連続照射の方がバブルの成長が著しいことを明らかにした。

論文

In-situ observation of structural changes in aluminum during He$$^{+}$$ and H$$_{2+}$$ dual-ion beam irradiation

古野 茂実; 北條 喜一; 出井 数彦*; 神垣 信生*; 小野 興太郎*; 紀 隆雄*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1219 - 1223, 1992/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:70.98

ヘリウムおよび水素イオンの同時照射下におけるAlの損傷の挙動をイオン導入型多機能分析電顕を用いて、その場観察した。同時照射の場合、He単独照射およびHに続いてHeの個別連続照射に比べて、バブルの成長が著しく促進されることを観察し、He照射のもとで、同時に注入するHの移動がバブルの成長に寄与することを明らかにした。

論文

Evolution of structural damage in aluminum alloys irradiated with helium ions

神垣 信生*; 古野 茂実; 北條 喜一; 小野 興太郎*; 橋本 英二*; 出井 数彦*; 紀 隆雄*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1214 - 1218, 1992/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:62.81

AlおよびAl合金に10keVのHe$$^{+}$$イオンを種々の温度で照射し、またその後の焼鈍中の転移ループの挙動を調べ、次の結果を得た。17Kで転位ループが形成されること、純Alにおいて、焼鈍中の転位ループの挙動は照射中のイオン強度に依存すること、および添加元素の濃度が大であると、473Kにおいても、転位ループが形成されることを明らかにした。これらの結果について、照射温度と強度および添加元素の種類と濃度を考慮して、転位ループの形成、成長、消滅過程を検討した結果を報告する。

論文

In-situ observation of the migration and growth of helium bubbles in aluminum

小野 興太郎*; 古野 茂実; 北條 喜一; 紀 隆雄*; 出井 数彦*; 高岡 修*; 久保 昇*; 水野 薫*; 伊藤 一義*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1269 - 1273, 1992/00

 被引用回数:13 パーセンタイル:23.12

金属中のヘリウムバブルの成長と移動の機構を調べるため、Heイオンを照射したAlの焼鈍実験を行った。670K以上の温度でバブルの密度の減少と直径の増加が認められるようになった。この間バブルの合体および消滅等も観察された。バブルの移動については、移動距離の平均2乗が移動時間に比例すること、833Kでのバブル移動の拡散係数は直径に依存し、4~12nmにわたって変化すると、拡散係数は10$$^{-14}$$から10$$^{-16}$$cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$にわたって変化することなどの結果を得た。これらの結果に基いて、Al中のヘリウムバブルの移動の拡散係数の直径および温度依存性を解析し、バブルの移動機構を検討した。また結晶粒界に沿っての移動度は粒内よりも大きいことを認めた。

論文

Radiation-induced segregation in FFTF-irradiated austenitic stainless steels

E.A.Kenik*; 北條 喜一

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1331 - 1335, 1992/00

 被引用回数:27 パーセンタイル:9.09

この報告はORNLにおけるHFIR/ORRの日米共同実験で得られた成果をまとめたものである。FFTF内で高速中性子照射したUSPCAとEP838材の照射誘起偏析を分析電子顕微鏡を用いて分析した。測定はエネルギー分散型X線分光器(EDS)と透過電子エネルギー損失分光器(EELS)を用いて行った。その結果、USPCAでは転位ループ上に多量のNiとSiの偏析と、FeとCrの減少が見出された。又EP838材の粒界には、Ni,Si,Feの増加とMn,Moの減少とが生じているのを明らかにした。

論文

Formation of interstitial loops on transmutation products in aluminum

小野 興太郎*; 小川 英典*; 古野 茂実; 紀 隆雄*; 神垣 信生*; 北條 喜一; 柴谷 一弘*; 影山 善隆*; 水野 薫*; 伊藤 一義*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1209 - 1213, 1992/00

 パーセンタイル:100

高温で中性子照射したAlでは、電顕で照射欠陥は観察されないが、その後の電子線照射によって、転位ループの形成が非照射試料に比べて、促進される。これは試料中に残存する核変換生成物Si,HあるいはHeによる効果と考えられる。この効果を定量的に調べるために、Alに上記元素を添加あるいは注入した試料を用いて、電顕内で200kVの電子線で100~350Kで照射を行った。形成される転位ループの密度は添加元素の濃度増加に従って、増加し、また照射温度の上昇に従って、減小することを明らかにした。これらの結果の解析から、これらの添加元素が、格子間原子を捕獲して、転位ループ形成の核となり、形成を促進するものと結論した。

論文

In Situ EELS observation of diamond during hydrogen-ion bombardment

櫛田 浩平; 北條 喜一; 古野 茂実; 大津 仁

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.346 - 350, 1992/00

黒鉛およびその他の炭素系材料は核融合炉におけるプラズマ対向材料として最有望視されており、その基礎物性および電子・イオン等の衝撃による影響が広く研究されている。我々は現在までに主に結晶性黒鉛を試料として、そのイオン照射による影響を電子線エネルギー分光法(EELS)、透過電顕(TEM)、電子線回折法(EDM)、等によりその基礎過程を調べてきた。今回は、黒鉛と共に炭素の基本的結晶性同素体であるダイヤモンドを用いて、同様の手法により水素イオンの照射効果を調べた。その結果、室温での照射の場合、10kVH$$_{2+}$$イオンのフルエンスが約3$$times$$10$$^{16}$$(H)/cm$$^{2}$$付近から非晶質化が起こることが分かった。これは黒鉛の場合の臨界フルエンスより高い値であり、結晶構造の違いの影響のためであると考えられる。

論文

Experimental and analytical studies on thermal erosion of carbon-based materials with high thermal conductivity

秋場 真人; 荒木 政則; 鈴木 哲; 伊勢 英夫*; 中村 和幸; 横山 堅二; 大楽 正幸; 田中 茂

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.373 - 376, 1992/00

核融合実験炉のプラズマディスラプション時には、プラズマ対向機器表面に20MJ/m$$^{2}$$程度のエネルギーが入ると予想されている。しかしながら、このように高い熱負荷での材料損傷に関するデータは殆どないのが現状である。今回、300~1800MW/m$$^{2}$$の熱負荷における黒鉛材料の損傷挙動について調べた。その結果、(1)損傷深さは材料の熱伝導率に反比例する、(2)1000MW/m$$^{2}$$以上の熱流束では、材料表面からの粒子飛散が激しくなり、SEM観察の結果、材料が一様に激しく損耗していることがわかった。(3)損傷深さを解析と比較した所、解析値の約3倍程になっていることが明らかとなった。

論文

Preliminary design study of the target and lithium circulation system for ESNIT

加藤 義夫; 渡辺 勝利; 近藤 達男

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1428 - 1431, 1992/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:62.81

現在検討を進めているESNITのターゲット・リチウム循環系予備概念設計の内容について報告する。本稿で検討した項目は、(1)ターゲットLi流の熱流体特性解析とそれに適合したターゲット部構造設計、(2)液体金属Li中に生成される反応生成物の除去、に関するものである。(1)に対してはLiのスーパーヒートを加味した沸騰生起の評価が、また(2)に対してはコールドトラップとホットトラップの併用方式に関する性能評価が必要であり、これらのための実験項目もまとめた。

論文

Recombination coefficients of deuterium on metal surfaces evaluated from ion-driven permeation

長崎 正雅; 山田 礼司; 大野 英雄

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.258 - 262, 1992/00

金属薄板に重水素イオンを注入し、その透過速度を測定した。ニッケル、銅、鉄のいづれの場合も透過速度のパラメータ(温度、注入フラックス等)依存性は、高温側と低温側とで異なり、温度に伴い律速過程が変化することがわかった。入射側表面での再結合が律速である領域の透過速度から、金属表面での重水素の再結合係数を求めた。ニッケル、鉄の場合には、この値はRichardsの理論式でEc(水素の吸着に対する活性化エネルギー)=0とした値とよく一致した。それに対し、銅の場合には、Ec=0としたRichardsの理論値は、測定値よりも4-6桁も大きい。これは、銅が水素の吸着に対するエネルギー障壁を持っている(Ec$$>$$0)ことに起因すると考えられる。

論文

Capability of energy selective neutron irradiation test facility(ESNIT) for fusion reactor materials testing and the status of ESNIT program

野田 健治; 杉本 昌義; 加藤 義夫; 松尾 秀人; 渡辺 勝利; 菊池 輝男; 薄井 洸; 大山 幸夫; 大野 英雄; 近藤 達男

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1367 - 1371, 1992/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:36.08

重陽子加速器をベースとするエネルギー選択型中性子照射実験装置(ESNIT)は高中性子エネルギー・高中性子束の照射場での材料試験が可能な施設であり、しかもこの中性子源がつくる照射場における中性子エネルギースペクトルが約5~15MeVの間でピーク性とピークエネルギーの選択性とを有している。このエネルギー領域の中性子による材料重照射試験が核融合炉材料開発にとって必須の手段として期待され、現在の要素技術検討が進められている。本稿ではESNITを用いる核融合炉材料研究とその特徴、ESNITの技術的検討の現状についてのべる。

論文

Fabrication and physical properties of AlF$$_{3}$$-BeF$$_{2}$$ based fluoride glasses for IR transmission

大野 英雄; 井川 直樹; 石井 慶信; 梅咲 則正*; 時田 棯*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.525 - 529, 1992/00

フッ化アルミニウム(AlF$$_{3}$$)系ガラスは赤外領域での光学特性に優れているが、その機械的特性に欠点がある。フッ化ベリリウム(BeF$$_{2}$$)を添加することにより機械的特性に優れ、しかも赤外領域で高性能を開発したが、本稿ではこれらのガラスの物理的特性をラマン分光法、エネルギー回折法で解析し、構成元素の三次元的配置、原子間結合の性質などを考察した。また、分子動力学法計算機シミュレーションによるガラス構造の解析も行った。これらの解析から、少量のBeF$$_{2}$$を添加することにより六配位構造のAlF$$_{6}$$単位がより大きなポリマーである三次元的綱目構造を構成し、このため機械的特性が増大することが明らかになった。

論文

Radiation damage in pure and Al-doped Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$

野田 健治; 石井 慶信; 中沢 哲也; 松井 尚之*; 井川 直樹; D.Vollath*; 大野 英雄; 渡辺 斉

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.248 - 252, 1992/00

Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$は核融合炉セラミック増殖材の有力候補材料であり、AlをドープしたLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$(Li$$_{3.7}$$Al$$_{0.1}$$SiO$$_{4}$$)はその改良型材料として注目されている。本研究では、照射健全性やトリチウム放出に影響を及ぼすこれら材料の照射損傷を調べるため、酸素又はリチウムイオン照射した試料のイオン電導度及びラマン分光測定を行った。照射後のLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$の電導度は413-613Kで照射量とともに増加した。この増加は413-673Kの等時焼鈍では回復しなかった。一方、照射後のLi$$_{3.7}$$Al$$_{0.1}$$SiO$$_{4}$$の電導度は373-413Kで照射量とともに増加したが、443-503Kでは照射量依存性を示さなかった。Li$$_{3.7}$$Al$$_{0.1}$$SiO$$_{4}$$の等時焼鈍では、上記照射量依存性を示す温度範囲に対応し、473Kまでに照射による電導度の増加は回復した。この他、照射試料についてのラマン分光測定についても報告する。

論文

The Status and prospects of high-energy neutron test facilities for fusion materials development

近藤 達男; D.G.Doran*; K.Ehrlich*; F.W.Wiffen*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.100 - 107, 1992/00

IEAの国際協力活動のもとで日・米・欧が協力して進めて来た核融合炉材料の開発のための14MeV強力中性子源の機種選定、照射場適合性評価などの検討状況を紹介し、その建設に向けての展望を述べる。とくに、現在の技術水準をもとに最も現実的でかつ適合性が高いと考えられる重陽子と液体リチウムターゲットの反応によって起こるストリッピング中性子を利用する方式に焦点をあて、その中で最も実現性の高いESNITの技術検討の状況を報告する。一方、このd-Liストリッピング方式の問題点についても触れ、とくにエネルギーピークの高エネルギー側のスソ野(Tail)がもたらす可能性のある実験上のノイズに対しての検討状況およびこれに対する代替機種として三重陽子を加速して軽水に入射させる方式についてもその可能性を論ずる。これらを総合し、国際協力による建設の戦略として段階的な開発を提案する。

論文

Restoration phenomena of Ti-Ni shape memory alloys in a neutron irradiation environment

星屋 泰二; 島川 聡司; 市橋 芳徳; 西川 雅弘*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1070 - 1074, 1992/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:32.61

TiNi形状記憶合金の形状記憶特性を利用した原子力関連機器分野への応用開発が進められているが、形状記憶合金に及ぼす中性子照射の影響については明らかではない。照射環境下におけるTiNi形状記憶合金の使用条件を見出すため、3種類のTiNi形状記憶合金を様々な中性子フルエンス条件下で照射し、照射後等温・等時焼鈍後の電気抵抗測定を実施して、変態特性を調べた。さらに照射後の変形挙動を明らかにするために低温引張試験を行った。照射温度が520Kの場合、損傷量にかかわらずM$$_{s}$$温度の変化は小さく、未照射材のM$$_{s}$$温度に殆ど一致した。また323Kで照射すると、M$$_{s}$$温度は急激に低下したが照射後に523Kで焼鈍すると、照射前の変態温度に回復した。この回復温度は極めて低いHomologous温度(T/Tm;Tm融点)0.33に相当する。これら形状記憶合金特有の照射効果は照射下の規則-不規則変態に関する検討結果によって説明出来る。

論文

Defect formation in ion-irradiated Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ and MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$; Effects of grain boundaries and fusion transmutation products

山田 礼司; S.J.Zinkle*; G.P.Pells*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.640 - 644, 1992/00

 被引用回数:19 パーセンタイル:14.38

多結晶MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$とAl$$_{2}$$O$$_{3}$$にイオン照射を行い、キャビティーと転位ループ形成におよぼすはじき出し損傷効果と核融合変異生成物効果を調べた。Al$$_{2}$$O$$_{3}$$の場合、Ar$$^{+}$$イオン照射のみ、H、He、Cイオン予注入後Ar$$^{+}$$イオン照射の両方のケースでキャビティーが生成した。また、高温高照射量のときに粒界近傍に大きなキャビティーが優先的に形成すること、粒の結晶方向にも依存することがわかった。一方、MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$の場合、高温または高照射のときにH、He、Cイオンを予注入した試料のみにキャビティーが生成されたこと、照射欠陥の無い領域が粒界近傍にあり、ある条件下でその領域が増加することが見い出された。

論文

System design of pilot data-free-way; Distributed database for advanced nuclear materials

中島 甫; 横山 憲夫; 野村 茂雄*; 上野 文義*; 藤田 充苗*; 栗原 豊*; 岩田 修一*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1046 - 1050, 1992/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:55.91

原子力用材料開発のブレークスルーを目指した基盤研究が実施されており、これらの成果を多くの材料研究者が相互に利用することが望まれている。このため、金材技研及び動燃事業団と共同して、データフリーウェイと呼ぶ分散型材料データベースの構築を平成2年度より進めている。本報では、データベースの統合方法、データ構造の特徴等システムの基本設計の現状を述べるとともに、核融合炉材料に焦点を合せて当該システムを利用することにより可能となる課題について言及する。さらに、今後のシステム整備計画についても紹介する。

論文

Small specimen test techniques for the evaluation of toughness degradation

鈴木 雅秀; 衛藤 基邦; 西山 裕孝; 深谷 清; 斉藤 雅弘*; 三沢 俊平*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1023 - 1027, 1992/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:36.08

スモールパンチ(SP)試験を照射材の機械的性質評価に応用し、照射脆化評価を行った。透過電子顕微鏡観察用試験片(3mm$$Phi$$$$times$$0.25mm$$^{t}$$)を用い、8Cr-2WV,8Cr-2WVTa及び12Cr-1MoVWの3種類のフェライト鋼の延性脆性遷移温度(DBTT)、弾塑性破壊靱性値(J$$_{IC}$$)の評価を行った結果、スモールパンチ試験による推定法の有効性の確認、並びに8Cr-2WVTa鋼の優れた照射特性を明らかにすることができた。

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