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高野 公秀
我が国将来世代のエネルギーを担う核燃料サイクル; 脱炭素社会のエネルギー安全保障; NSAコメンタリーシリーズ, No.24, p.163 - 167, 2019/03
本解説記事は、「我が国の核燃料サイクル現状と将来展望」の大テーマのもと、マイナーアクチノイド(MA)核変換のための窒化物燃料サイクルに関する研究開発の現状と今後の方向性について解説したものである。原子力機構におけるMA含有窒化物燃料の製造、物性データ取得・ふるまい解析、乾式再処理の研究成果概要と、窒素15同位体濃縮技術の検討状況についてとりまとめた。
森下 喜嗣; 柳澤 務*
我が国将来世代のエネルギーを担う核燃料サイクル; 脱炭素社会のエネルギー安全保障; NSAコメンタリーシリーズ, No.24, p.119 - 126, 2019/03
新型転換炉原型炉ふげんの開発が始まった経緯や、自主技術としての新型転換炉の開発への取組みやその成果、また核燃料サイクル確立に向けたふげんの役割や貢献などについて述べる。
水田 直紀; 角田 淳弥; 柴田 大受; 大崎 貴士*; 加藤 秀樹*; 井澤 祥一*; 武藤 剛範*; Gizatulin, S.*; 坂場 成昭
炭素材料科学の進展; 日本学術振興会第117委員会七十周年記念誌, p.161 - 166, 2018/10
原子力機構及び日本の黒鉛メーカ4社(東洋炭素,イビデン,東海カーボン,新日本テクノカーボン)は、高温ガス炉の炉内構造材料に用いる黒鉛の耐酸化性を向上させることを目的に、CVD法によりSiCコーティングを施した耐酸化黒鉛の研究を進めている。本報では、国際科学技術センター(ISTC)のパートナープロジェクトとして実施した、カザフスタン共和国の核物理研究所(INP)のWWR-K炉による耐酸化黒鉛の中性子照射試験について紹介する。照射試験に先立ち、各試験片に対して未照射条件での酸化試験を行った結果、耐酸化試験片全てにおいて、CVD法により施されたSiCコーティングが十分な耐酸化性を示すことがわかった。中性子照射試験は終了しており、今後はWWR-Kホットラボでの炉外酸化試験を行う計画である。
石原 正博
原子力用炭素・黒鉛材料; 基礎と応用, p.10 - 18, 2017/12
原子力用炭素・黒鉛に関する全貌を記述したものとして、基礎的な内容をまとめた成書が海外で見受けられるが、国内では皆無である。そこで、基礎から応用までの広範囲について、黒鉛減速高温ヘリウムガス冷却炉に使用される炭素・黒鉛材料の構造設計と構造健全性評価に必要な技術情報を含めて、炭素・黒鉛材料に関する基礎的事項を記述した。登録者は応用を中心に分担執筆した。本書では、専門課程の大学生, 大学院学生, 研究者, 技術者及び高温ガス炉用炭素・黒鉛に関する諸課題の全容を知りたい人にも役立つよう配慮した。
林 健太郎*; 笠原 清司; 栗原 孝平*; 中垣 隆雄*; Yan, X.; 稲垣 嘉之; 小川 益郎
炭素循環製鉄研究会成果報告書; 炭素循環製鉄の展開, p.42 - 62, 2015/02
高温ガス炉(HTGR)を適用した炭素循環製鉄(iACRES)のフローモデルによるプロセス評価を行った。高温電解で高炉ガス中のCO
をCOに還元して高炉にリサイクルするSOECシステムと、ISプロセスで製造したHによる逆シフト反応でCOをCOに還元して高炉にリサイクルするRWGSシステムを検討し、通常の高炉製鉄と比較した。原料炭消費量はSOECシステムで4.3%、RWGSシステムで10.3%削減され、CO排出量はSOECシステムで3.4%、RWGSシステムで8.2%削減された。逆シフト反応で消費されずに残存したHが高炉で鉄源の還元に使われることが、RWGSシステムにおいて原料炭消費の節約割合とCO排出削減率が大きくなった原因であった。SOECシステムではCO電解、RWGSシステムではISプロセス水素製造が最も多くの熱量を消費し、HTGR熱の効率的利用のために、CO電解温度の最適化や高いISプロセス水素製造効率が求められた。典型的な高炉1基あたり、SOECシステムでは0.5基、RWGSシステムでは2基のHTGRが必要となった。逆シフト反応で未反応のHを再利用することで、RWGSシステムのHTGR熱の効率的利用と、CO排出量削減が期待される。
林 健太郎*; 鈴木 克樹*; 栗原 孝平*; 中垣 隆雄*; 笠原 清司
炭素循環製鉄研究会成果報告書; 炭素循環製鉄の展開, p.27 - 41, 2015/02
炭素循環製鉄(iACRES)によって、製鉄における石炭消費量とCO排出量の削減が期待される。iACRESの効果を定量的に評価するために、化学プロセスシミュレータAspen PlusによりiACRESプロセスにおける高炉のフロー図を作成し、熱物質収支からCO排出量とエクセルギー収支の解析を行った。高温ガス炉(HTGR)のエクセルギーを用いた固体酸化物電解(SOEC)と逆シフト反応をCO再生法として想定し、SOECではCO回収貯蔵の有無も考慮した。iACRESによって石炭消費量が削減されたことによりCO排出量は3-11%削減されたが、CO再生のためにHTGRからのエクセルギーを投入したためエクセルギー有効率は1-7%低下した。
久保 真治; 菱田 誠*
回収二酸化炭素を資源として有効利用する技術システムに関する調査研究成果報告書, p.120 - 124, 2009/03
本稿は、高温ガス炉によって水素製造を行う具体的手段である、メタンの水蒸気改質法,熱化学法ISプロセス,ハイブリッド法,UT-3法及び高温水蒸気電解法について、これらの概要,米国を中心とした海外の研究動向,国際協力体制について概観した解説論文である。
柴田 大受; 角田 淳弥; 石原 正博; 伊与久 達夫; 沢 和弘
炭素材料の新展開, p.328 - 333, 2007/03
黒鉛,炭素材料は、原子力分野(核分裂炉)においては、黒鉛減速炭酸ガス冷却炉(マグノックス炉),改良型ガス冷却炉(AGR),高温ガス炉(HTGR),超高温ガス炉(VHTR)などの主要な炉内構造物の材料として用いられている。本報は、黒鉛,炭素材料の高温ガス炉への利用について、高温工学試験研究炉(HTTR)を例にとり解説したものである。HTTRでは、黒鉛構造物はその機能及び交換の可能性を考慮して炉心黒鉛構造物と炉心支持黒鉛構造物とに分類されており、黒鉛構造設計方針で設計上の要求が定められている。HTTRの炉内黒鉛構造物の製作にあたり、設計方針で定められた材料の特性を保証するため黒鉛検査基準を定めている。HTTRの炉心黒鉛構造物の設計用データでは、中性子照射に対する材料特性の変化を考慮することが規定されている。今後、VHTRの黒鉛構造物の研究開発については、中性子照射による黒鉛材料の特性変化を適切に評価し、黒鉛構造物の長期利用を実現することが重要である。また、炭素材料については、VHTR炉内の高温での使用条件を考慮して、C/C複合材料製の制御棒要素の開発が重要な課題である。
佐藤 浩司
石炭・炭素資源利用技術第148委員会・第107回研究会資料, 13 Pages, 2007/02
我が国の資源・エネルギー事情,原子力政策,軽水炉サイクルの現状と課題について概説したうえで、本題である原子力の中でも特に将来社会の持続的展のために、資源問題と環境問題の調和的解決を図ることが期待されている高速増殖炉(FBR)サイクル技術について、その導入の意義,研究開発の現状と技術課題,将来計画について紹介する。
石原 正博
炭素, (208), p.135 - 144, 2003/09
炭素繊維強化炭素複合材料(C/C複合材)は、高い耐熱性から原子力分野において有望な構造材の一つとして考えられている。出口ガス温度が最大約1000
となる高温ガス炉では、制御棒被覆管や炉心拘束機構などの高性能炉内構造物への応用が期待されている。さらに、核融合炉では、高温で高中性子照射及び粒子衝突を受けるプラズマ対向機器への応用が期待されている。本稿では、両炉へのC/C複合材の応用についての研究開発の現状を述べるとともに、今後の展望について述べる。
奥 達雄*; 馬場 信一
炭素, 2002(202), p.90 - 95, 2002/05
熱膨張係数は、熱的性質の中でも重要な特性の一つである。熱膨張は外形の変形及び熱的拘束による内部応力すなわち熱応力の評価にとっては欠かすことができない特性の一つである。ここでは、熱膨張の物理的意義からはじめて、熱膨張係数の定義,熱膨張係数を求めるために測定すべき量,測定原理,測定装置,測定例及び測定上の注意事項などについて説明する。
石原 正博; 塙 悟史; 伊与久 達夫; 塩沢 周策
炭素, 2001(196), p.39 - 48, 2001/02
現在出力上昇試験中の高温工学試験研究炉(HTTR)は、将来の高温ガス炉技術基盤の確立,原子力熱エネルギーの多様化,高温照射による先端的基礎研究を目的としている。HTTRでは、最高950の炉心出口ガス温度を達成するため、炉内構造物は耐熱性に優れる黒鉛材料で製作されている。この炉内黒鉛構造物は、黒鉛に関する非破壊検査手法の検討等を経て策定した「黒鉛検査基準」に基づいて受入れ検査が実施されている。本報告は、黒鉛構造物の受入れ検査に用いた黒鉛検査基準に関して、基準を定めるうえでの課題となった事項、基準策定の基本的な考え方について述べるとともに、黒鉛検査基準について述べたものである。
阿部 弘亨
炭素素原料科学と材料設計,3, p.5 - 14, 2001/00
イオン注入/照射下においては物質中に格子欠陥を注入イオンが蓄積する。その結果、非晶質化などの相変態や新規注入が形成される。本稿では炭素系において観測される非晶質化ならびに同心球状黒鉛ナノ粒子(カーボンオニオン)について、最近のわれわれの研究成果を総説した。まず、非晶質化線量の温度依存性からイオン注入条件を確立した。すなわち700K以上の高温では非晶質化せず、黒鉛の結晶構造が保持され、イオン注入で形成されるオニオンの結晶構造が安定であるとの指針を得た。またイオン注入後ならびにその場観察実験によって、オニオンの核形成・成長・集積過程を明らかにした。さらに多量生産に関する技術的基盤を整えた。
衛藤 基邦; 小西 隆志*
炭素, (186), p.30 - 35, 1999/00
IG-11黒鉛、PGX黒鉛及びASR-ORB炭素について、室温における疲労試験中の電気抵抗変化を測定した。応力負荷は引張-圧縮型で行い、負荷速度は約2.2H
とした。引張及び圧縮方向の最大負荷応力は両方向で等しく設定した。電気抵抗は試験片のゲージ部に押しつけられた銅製針を用いて四端子法によって測定した。その結果、IG-11及びPGX黒鉛では、疲労サイクル中、最大圧縮応力の時、最大電気抵抗に、最大引張応力の時、最小電気抵抗になった。一方、ASR-ORB炭素では、逆の傾向になった。また、電気抵抗は疲労サイクル数の増加とともに増加したが、これは主として引張負荷応力に起因すると考えられた。電気抵抗増加-疲労サイクル数曲線には、疲労破壊が起こる以前に抵抗増加率が上昇する点が存在していた。この事実は、疲労試験中電気抵抗測定が疲労破壊予測に応用できる可能性を示している。
松尾 秀人
新・炭素材料入門, 0, p.182 - 188, 1996/00
炭素材料学会が刊行する「新・炭素材料入門」の第3章炭素材料の応用の1節で、原子力分野への応用について記述した。この中では、原子炉用及び核融合炉用炭素材料について、使用にいたる背景、用途、材料の機能と特性、今後の展望などについて概説した。
松尾 秀人; 小林 紀昭; 沢 和弘
炭素, 0(159), p.185 - 191, 1993/00
ホウ素含有量が3wt%および30wt%でホットプレスあるいはコールドプレスで試作した2種類の炭化ホウ素含有黒鉛を550~1070
Cで中性子照射量が最高2
10
n/m
(E
29fJ)までJMTRで照射した後、寸法、熱膨張率および熱伝導度の変化を調べた。それらの照射効果は、照射条件の他に供試試料の測定方向や製造方法によって異なるのが認められた。また、熱伝導度は照射によって低下するとともにその温度依存性も変化するのが認められた。
石山 新太郎; 衛藤 基邦; 奥 達雄*
炭素, 0(153), p.155 - 162, 1992/00
高温ガス炉炉内黒鉛構造物を設計する上で構造用黒鉛材料の破壊靱性値やき裂進展特性を知ることは重要なことである。そのめたの破壊靱性試験を黒鉛材料に適応した場合、破壊時に脆性的挙動をとるため、き裂破壊開始点やき裂進展長さの計測を行うには高度の技術を要する。このため、黒鉛材料についてき裂長さの計測を行う上で有用な測定技術の開発が必要とされている。本論文は、7種類の計測法を黒鉛の破壊靱性試験に適用することによって黒鉛材料に最適な計測法について検討を行なった。その結果電位差法が最も検出感度が高いことが明らかとなった。
石山 新太郎; 衛藤 基邦; 奥 達雄*
炭素, (152), p.67 - 73, 1992/00
高温ガス炉用黒鉛材料の破壊靱性や破壊抵抗に与える酸化の影響を調べた。酸化試験は、微粒等方性黒鉛IG-110と準等方性微粒黒鉛PGXを500Cの空気にさらすことにより両黒鉛の試験片の酸化率が最高13%になるまで行った。破壊靱性試験は、ASTM-E813規定に推奨されているCT試験片を用いて室温大気中で行い下記の結果が得られた。(1)破壊靱性値は、酸化率の増加とともに減少し、その減少量は酸化による密度変化によって推定できる。(2)酸化率の増加に伴って破壊抵抗が減少する。(3)酸化率の増加に伴って安定破壊が生じる。
石山 新太郎; 衛藤 基邦
炭素, 0(152), p.79 - 83, 1992/00
微粒等方性黒鉛IG-110の高-低応力型2段-重疲労試験を行い、累積疲労損傷則や累積疲労損傷に与える圧縮応力レベルの影響について検討した結果、下記の結論が得られた。(1)累積疲労損傷は、負荷応力レベルや初段サイクル比の増加に伴って減少する。(2)初期サイクル比が0.3以上の場合の累積疲労損傷は、線形累積疲労損傷則で評価できる。(3)応力比が-1.0の場合の疲労試験では圧縮応力レベルの増加に伴って累積疲労損傷が低減する。
斎藤 保; 野村 真三; 今井 久
炭素, 146, p.22 - 26, 1991/00
炭素繊維は複合材料に欠かせない重要な素材であるが、その特性測定はきわめて困難である。これはその寸法のためで、とくに直径方向において難しい。ここでは走査電子顕微鏡に高温ステージを取り付け、画像の温度変化を解析することにより、径方向の熱膨張係数を測定した。また、繊維軸まわりの結晶の配向関数を測定し、単結晶の熱膨張係数を用いて同じ熱膨張係数を計算で求めた。2つの異なった方法で得た熱膨張係数は満足のいく、一致を示し、画像解析による熱膨張係数測定法が、炭素繊維の径方向熱膨張の測定に大変有効であることが分かった。
