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論文

Cryogenic thermometry for refrigerant distribution system of JT-60SA

夏目 恭平; 村上 陽之; 木津 要; 吉田 清; 小出 芳彦

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 101(1), p.012113_1 - 012113_8, 2015/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:39.58

JT-60SA is a fully superconducting fusion experimental device involving Japan and Europe. The cryogenic system supplies supercritical or gaseous helium to superconducting coils through valve boxes or coil terminal boxes and in-cryostat pipes. There are 86 temperature measurement points at 4 K along the distribution line. Resistance temperature sensors will be installed on cooling pipes in vacuum. In this work, two sensor attachment methods, two types of sensor, two thermal anchoring methods, and two sensor fixation materials have been experimentally evaluated in terms of accuracy and mass productivity. Finally, the verification test of thermometry has been conducted using the sample pipe fabricated in the same way to the production version, which has been decided by the comparison experiments. The TVO sensor is attached by the saddle method with Apiezon N grease and the measurement wires made of phosphor bronze are wound on the pipe with Stycast 2850FT as the thermal anchoring. A Cernox sensor is directly immersed in liquid helium as a reference thermometer during the experiment. The measured temperature difference between the attached one and reference one has been within 15 mK in the range of 3.40-4.73 K. It has satisfies the accuracy requirement of 0.1 K.

論文

Material issues relating to high power spallation neutron sources

二川 正敏

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 74(1), p.012001_1 - 012001_7, 2015/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:24.2

高出力水銀ターゲットにおける材料問題に関する研究成果、すなわち、液体金属脆化による疲労き裂伝播速度の上昇や破壊脆性値の増加に関する研究成果、イオンビーム照射による照射脆化評価及びナノインデンテーションによる極微小領域の力学特性評価法に関する研究成果、陽子線入射励起衝波による生じるマイクロピット群損傷機構に関する研究成果について総括的にまとめると共に、さらにその抑制技術に関する技術開発について報告する。

論文

Development of high density MoO$$_{3}$$ pellets for production of $$^{99}$$Mo medical isotope

木村 明博; 佐藤 裕一*; 棚瀬 正和*; 土谷 邦彦

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 18(4), p.042001_1 - 042001_4, 2011/10

医療分野において、ラジオアイソトープ(RI)は欠かすことができないものとなっている。特に、$$^{99m}$$Tcは医療用RIとして最も多く利用されている。しかし、その親核種である$$^{99}$$Moはすべて輸入に依存している。そこで、JMTRでは、(n,$$gamma$$)法により、医療用$$^{99m}$$Tcの親核種である$$^{99}$$Moを製造し、輸入量の一部を自国でまかなえるよう計画している。この計画では、照射ターゲットとなるMoO$$_{3}$$ペレット製造方法の開発が重要である。しかし、MoO$$_{3}$$は昇華温度が低く高密度ペレットの製造が難しい。今回、二つの方法によりMoO$$_{3}$$ペレットを製造した。その結果、CIP法では理論密度の70%のMoO$$_{3}$$ペレットを、SPS法では理論密度の95%以上のMoO$$_{3}$$ペレットが得られた。

論文

Synthesis of SiC nanowires and nanotubes sheathed with BN

田口 富嗣; 井川 直樹; 社本 真一

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 18, p.062020_1 - 062020_4, 2011/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:27.88

これまでに作製に成功しているC-SiCナノチューブ及びSiCナノチューブを1600$$^{circ}$$C以上の温度で、BN粉末とともに真空中で、5時間熱処理を行うことにより、BN層が被覆したSiCナノワイヤー及びナノチューブの合成に成功した。TEM観察から、被覆されていたBN層は、10層以下であった。1500$$^{circ}$$C以下の温度での熱処理では、SiCナノチューブ表面には、BN層は形成しなかった。また、熱処理によるSiC結晶粒子の粒成長により、ナノチューブの中空が埋まり、多くのナノチューブがナノワイヤーへと変質した。

論文

Study on fracture behavior of 2D-C/C composite for application to control rod of very high temperature reactor

角田 淳弥; 藤田 一郎; 柴田 大受; 牧田 太陽*; 高木 俊*; 國本 英治*; 沢 和弘; Kim, W. J.*; Park, J. Y.*

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 18(16), p.162010_1 - 162010_4, 2011/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:39.23

炭素繊維強化炭素複合材料(C/Cコンポジット)は、その強度及び耐熱性が優れていることからVHTR制御棒要素の候補材の一つである。C/Cコンポジットの亀裂進展は複雑なので、その破壊挙動はC/Cコンポジット製制御棒の設計において最も重要な課題の一つである。本研究では、炭素繊維とマトリックスの層構造である2次元C/Cコンポジットについて、モードII破壊特性を評価するため、酸化させた端面切欠き試験片を用いて曲げ試験を実施した。その結果、層間破壊靱性値は酸化率が大きくなるにつれて減少した。これは、破壊靱性がマトリックスの酸化によって減少したことによるもので、その減少率はマトリックスのタイプに依存することがわかった。また、亀裂は繊維束間で発生し、繊維を断裂させることなく繊維束間に沿って成長することがわかった。繊維とマトリックス間で発生した亀裂は、繊維束間の層間ボイドに集まり、その後マトリックスを通って成長すると考えられる。

論文

Correlation of microstructure and compressive strength of C/C composite using X-ray tomography

角田 淳弥; 柴田 大受; 國本 英治*; 山地 雅俊*; 小西 隆志*; 沢 和弘

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 18(16), p.162012_1 - 162012_4, 2011/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:39.23

炭素繊維強化炭素複合材料(C/Cコンポジット)は、その強度及び耐熱性が優れていることからVHTR制御棒要素の候補材の一つである。2次元C/Cコンポジットの特性評価モデルの開発は、C/Cコンポジット製制御棒の設計において最も重要な課題の一つである。2次元C/Cコンポジットの特性は、繊維/マトリックス等の微細構造に強く依存するので、その微細構造から特性を評価することが可能であると考えられる。本研究では、2次元C/Cコンポジットの微細構造をもとにした特性予測開発モデルを開発することを目的として、X線CT像を用いて気孔分布を調べ、微細構造に基づくモデルを開発した。また、圧縮強度を測定するとともにモデルを用いて評価した。その結果、X線CT像から2次元C/Cコンポジットの気孔分布を視覚的に確認し、その容積や形状を評価することができた。また、本モデルを用いて2次元C/Cコンポジットの応力分布傾向を摸擬することが有用であることを示した。しかしながら、正確に応力の大きさを評価するためには、2次元C/Cコンポジットの特性評価及び適切なメッシュの設定が必要である。

論文

Research and developments on application of carbon-carbon composite to HTGR/VHTR in Japan

衛藤 基邦*; 小西 隆志*; 柴田 大受; 角田 淳弥

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 18(16), p.162003_1 - 162003_6, 2011/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.68

高温ガス炉(HTGR)及び超高温ガス炉(VHTR)は、高温のヘリウムを取出すことができる魅力的な原子炉であるが、高い熱効率を得るため炉心は過酷な高温状況下に晒されている。炭素繊維強化炭素複合材料(C/Cコンポジット)は、高温状況下においてその強度及び耐熱性が優れていることからVHTR制御棒要素の候補材の一つである。C/Cコンポジットの研究開発は、1990年台から開始され、原子力機構と東洋炭素では共同で研究開発を行ってきた。C/Cコンポジット製制御棒の開発は、国際的なVHTRの開発の中で、最も重要な課題の一つであると最近注目されている。C/Cコンポジット製制御棒の原子力機構における開発計画は、(1)データベース構築,(2)要素設計,製作,(3)HTTRを用いた実証試験、の3つのフェーズに分類できる。日本原子力研究所における1990年代の開発初期段階では、概念設計によるC/Cコンポジット製制御棒のフィージビリティ研究が行われ、現在進められているフェース(2)は5年以内に終了する計画である。本報告では、C/Cコンポジット製制御棒について、これまでの開発を概説するとともに最近のR&D結果について述べる。

論文

Tensile, compressive and in-plane/inter-laminar shear failure behavior of CVI- and NITE-SiC/SiC composites

野澤 貴史; Choi, Y.-B.*; 檜木 達也*; 岸本 弘立*; 香山 晃*; 谷川 博康

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 18, p.162011_1 - 162011_4, 2011/09

 被引用回数:9 パーセンタイル:2.15

SiC/SiC複合材料は、その優れた耐照射特性や耐熱材料としての資質から、先進核分裂炉又は核融合炉の候補材の一つに挙げられる。さまざまな織物構造に起因する潜在的な異方性のため、多様な破壊モードにおける亀裂進展挙動を特定することは重要である。本研究は、主軸/非主軸の引張/圧縮モード,Iosipescu法による面内剪断モード,ダブルノッチ剪断法による層間剪断モード,径圧縮試験法による層間剥離モードについて亀裂進展挙動を明らかにする。初期検討により強度異方性マップを明らかにしたところ、本材料は複合破壊モードで破壊が進行することが示唆された。特に、面内剪断及び層間剪断モードが試験結果に大きく影響していることが明らかとなった。

論文

Doping effect on charge ordered structure in Mn-doped YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$

松本 圭祐*; 小山 司*; 森 茂生*; 吉井 賢資; 神戸 高志*; 池田 直*

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 18(9), p.092047_1 - 092047_4, 2011/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$は鉄イオンの電荷秩序により強誘電体となる物質である。本研究では、この物質のFeの一部をMnに置換した場合の電荷秩序構造を透過電子線回折により調べ、わずかなMn置換量により、電荷秩序構造が破壊されることを観測した。鉄の半分をMnで置換したYbFeMnO$$_{4}$$では、ハニカム状の散漫散乱を見いだし、これが中心対称を失った短距離イオン秩序構造を持つことを見いだした。本系は室温で1000程度の誘電率を示すが、この性質は、イオン秩序構造がランダムに分布することによると考えられる。

論文

Neutron diffraction study on the Xe behavior in clathrate hydrate analyzed by Rietveld/maximum entropy method

井川 直樹; 田口 富嗣; 星川 晃範*; 山内 宏樹; 美留町 厚; 石井 慶信*

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 18, p.022021_1 - 022021_4, 2011/05

10Kから245Kの温度域におけるキセノンガスハイドレートの結晶構造を粉末中性子回折によって調べ、最大エントロピー法によって、ハイドレート中のXeに焦点を当てた中性子散乱長密度分布図を求めた。ハイドレートの小ケージ中では、Xeの散乱長密度はケージの中心に球状に分布している。一方、大ケージ中では、Xeの散乱長密度はケージの中心として、ケージの六員環方向に向かった回転楕円体状に分布している。この傾向は温度によって影響を受けないことがわかった。

論文

Application of GPU to computational multiphase fluid dynamics

永武 拓; 功刀 資彰*

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 10, p.012024_1 - 012024_6, 2010/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:14.46

GPU(Graphics Processing Unit)はグラフィック処理を担当することにより、CPU(Central Processing Unit)の負荷を軽減するために開発されたマイクロプロセッサである。近年GPGPU(General Purpose GPU)と呼ばれるGPUを用いて一般的な処理や学術計算を行う試みが行われている。GPUを用いるメリットとして、GPUは大量のデータに対して行う処理に優れており、一般的に理論ピーク性能はCPUの数十倍程度と非常に高いことが挙げられる。本研究では界面体積追跡法の一つである混相流数値解析手法MARS(Multi-interfaces Advection and Reconstruction Solver)をGPUに対応させることにより、解析に要するパフォーマンスの向上を図ることを目的としている。MARSは気液界面輸送時の体積・形状保存性に優れており、現在までに種々の混相流熱流動現象に対して高い予測精度を示している。本研究ではMARSをGPUに対応させる際に必要な界面輸送とポアソン方程式について検討し、GPU上で動作するMARSの開発を行った。本研究の結果、GPU上でMARSを起動した場合にはCPU上で起動した場合に比べて計算を60倍ほど高速化できることがわかり、今後の実現に対して高い見通しが得られた。

論文

Electro-deposition behavior of minor actinides with liquid cadmium cathodes

小藤 博英; 福嶋 峰夫; 北脇 慎一; 明珍 宗孝; Kormilitsyn, M. V.*; 寺井 隆幸*

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012010_1 - 012010_8, 2010/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

Transuranic elements would be electro-deposited simultaneously with liquid cadmium cathode (LCC) and be decontaminated from fission products (FP) dissolved in molten 3LiCl-2KCl in the electrorefining step of the metal electrorefining process. Some lab-scale experiments of electrolysis were carried out with uranium (U), plutonium (Pu) and minor actinides elements (MA) in order to evaluate the performance of LCC. As the results of experiments, it was confirmed that neptunium (Np), americium (Am) and curium (Cm) could be recovered with Pu into LCC by the electrolysis operation. The separation factors of MA vs. Pu were estimated to be about 0.7 to 2.5.

論文

Physicochemical properties of dicesium tetravalent plutonium hexanitrate in uranium crystallization process

中原 将海; 野村 和則; 小泉 務

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012065_1 - 012065_6, 2010/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:41.87

照射済燃料溶解液からのU晶析において、Cs$$_{2}$$Pu(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$が析出することが懸念されている。Cs$$_{2}$$Pu(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$の生成条件の把握及び除染を目的として物理化学的特性を調べた。HNO$$_{3}$$溶液におけるCs$$_{2}$$Pu(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$の溶解度は、25$$^{circ}$$CにおいてHNO$$_{3}$$濃度の減少に従い増加した。熱分析の結果では、この化合物は245$$^{circ}$$Cまでは安定なため、融点が60.2$$^{circ}$$CであるUNH結晶との融点差を利用した分離を試みた。融解したU融液に対するPu及びCsの除染係数は、5.0$$mu$$mのフィルタではともに約1であったが、0.45$$mu$$mのフィルタでは約2であり、わずかながら分離できた。

論文

Phase separation behaviour of (U$$_{0.7}$$Pu$$_{0.3}$$)O$$_{2-x}$$ (1.92$$<$$x$$<$$2.00) based fuels containing actinides and/or lanthanides

米野 憲; 加藤 正人; 宇野 弘樹*; 武内 健太郎; 森本 恭一; 鹿志村 元明

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012016_1 - 012016_7, 2010/05

 被引用回数:8 パーセンタイル:4.65

相分離挙動の評価は高速炉用燃料の設計において重要なデータである。30%Pu含有MOX及びMA(Np, Am)含有MOXにおいて、相分離温度について既報データと新たに取得したデータを合わせ、燃料組成と相分離温度との関係を評価した。その結果、O/M比が1.92から1.95の範囲においてマイナーアクチニドの含有率が多いほど相分離温度は低下する傾向を示した。

論文

Magnetism and superconductivity in the new family of actinide compounds; AnPd$$_{5}$$Al$$_{2}$$

芳賀 芳範; 本間 佳哉*; 青木 大*; 池田 修悟*; 松田 達磨; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 中島 健次; 荒井 康夫; et al.

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012046_1 - 012046_7, 2010/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

It is now well recognized that 5f electrons in actinide show a variety of intriguing physical properties such as heavy fermions, various magnetic and multipolar orderings and exotic superconductivity. Particularly, superconductivity in transuranium compounds are characterized by rather higher transition temperature compared to uranium- or rare-earth-based superconductor, as well as the existence of localized-like 5f paramagnetic moments following Curie-Weiss law. Among them, NpPd$$_{5}$$Al$$_{2}$$ is the first neptunium-based heavy fermion superconductor. Detailed investigations of the magnetic and thermal properties around the upper critical field have been performed. It is shown that the large anisotropic paramagnetic moment as well as electronic specific heat existing in the normal state vanish in the superconducting state, indicating a spin-singlet pairing.

論文

Diffusion behaviors of plutonium and americium in polycrystalline urania

佐藤 勇; 田中 康介; 有馬 立身*

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012005_1 - 012005_8, 2010/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:41.87

ディスク状UO$$_{2}$$とAm含有MOX燃料を張り合わせて拡散対を作製し、一定の酸素分圧下で1600$$^{circ}$$Cで4.5時間アニールした。アニール後、界面近傍のアクチニド元素のプロファイルをEPMAにて測定し、平均拡散係数が10$$^{-15}$$から10$$^{-13}$$m/s$$^{2}$$であることを示したが、AmとPuで差異は明確ではなかった。この結果は照射後試験で見られるAmとPuの再分布の差異を生じるメカニズムが拡散挙動ではなく、他の機構によることを示している。また、拡散挙動は加熱時の酸素分圧・粒界の存在に依存していることがわかった。拡散挙動に対する粒界の影響から、燃料中の「実質的な」拡散の取り扱いには詳細な粒界のモデリングが必要である可能性がある。

論文

Oxygen potential of (Pu,Am,Nd)O$$_{2-x}$$

三輪 周平; 逢坂 正彦

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012013_1 - 012013_7, 2010/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

低除染燃料及び非均質型燃料の相状態,照射挙動評価に関する基礎的なデータ取得の一環として、H$$_{2}$$O/H$$_{2}$$ガス平衡及びCO$$_{2}$$/H$$_{2}$$ガス平衡を用いた熱重量分析により(Pu$$_{0.81}$$Am$$_{0.08}$$Nd$$_{0.11}$$)O$$_{2-x}$$の酸素ポテンシャルを測定した。

論文

Basic actinide chemistry and physics research in close cooperation with hot laboratories; ACTILAB

湊 和生; 小無 健司*; 藤井 俊行*; 上原 章寛*; 長崎 晋也*; 大鳥 範和*; 徳永 陽; 神戸 振作

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012018_1 - 012018_7, 2010/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

原子力技術の研究・技術開発活動のためには、原子力分野における基礎・基盤的な研究開発活動やそのためのインフラの整備が着実に推進されている必要がある。また、革新的原子力技術の持続的な発展を維持するため、放射性廃棄物処分を含む革新的核燃料サイクル技術の探索などに継続的に取り組むことが重要である。超ウラン元素を含むアクチノイドを広範に取り扱うことができる基礎・基盤研究のための複数のホットラボ施設の広域連携のもとに、放射性廃棄物処分を含む革新的核燃料サイクル技術に関して、核燃料,再処理,地層処分にかかわる基礎・基盤的な研究として、アクチノイドの(1)固体物性に関する研究,(2)溶液化学に関する研究、及び(3)固液界面に関する研究を実施している。最先端のナノ解析手法の一つである核磁気共鳴(NMR)測定や先端的な分光学的実験手法である放射光XAFS(X線吸収微細構造)測定を適用するなどして、アクチノイド化合物の物性・電子構造,電解質溶液中のアクチノイドイオンや錯体の化学挙動、及び処分リスク定量化のための地下環境超ウラン元素化学の基礎的知見の蓄積を図っている。

論文

Development of a new extractant and a new extraction process for minor actinide separation

森田 泰治; 佐々木 祐二; 朝倉 俊英; 北辻 章浩; 須郷 由美; 木村 貴海

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012057_1 - 012057_11, 2010/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:7.24

マイナーアクチノイド(特にAm, Cm)分離のための抽出剤としてテトラオクチルジグリコールアミド(TODGA)を開発した。新抽出剤を高レベル廃液からのAm-Cm分離プロセスへ適用するためには、核分裂生成物に対する分離係数,耐放射線性,化学的安定性,抽出容量,ドデカンへの溶解性,抽出剤の製造性及びコスト等のパラメータに対する条件を満足しなければならない。抽出容量の観点からTODGAはテトラドデシルジグリコールアミド(TDdDGA)に改良し、Zr, Pdに対する除染係数向上のため錯形成剤を添加する手法を開発した。TDdDGAのドデカン溶液による、Amを添加した模擬高レベル廃液及びミキサセトラを用いた向流多段連続抽出試験を実施した結果、Am回収率として99.96%以上が得られ、かつZr, Pd等の核分裂生成物から良好に分離された。

論文

Thermalconductivities of (Np,Am)N and (Pu,Am)N solid solutions

西 剛史; 高野 公秀; 伊藤 昭憲; 宮田 精一; 赤堀 光雄; 荒井 康夫; 湊 和生

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012017_1 - 012017_8, 2010/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:25.97

(Np,Am)N及び(Pu,Am)N固溶体の熱拡散率及び比熱をレーザフラッシュ法及び投下型熱量法により測定し、熱拡散率,比熱,試料密度の実測値から(Np,Am)N及び(Pu,Am)Nの熱伝導率を求めた。その結果、(Np,Am)N及び(Pu,Am)Nの熱伝導率は温度とともに増加することが明らかとなった。この熱伝導率の増加は電子的寄与の増加によるものと考えられる。また、(Np,Am)N及び(Pu,Am)Nの熱伝導率はAmの濃度増加とともに減少することが明らかとなった。このような熱伝導率の組成依存性を示すのは熱伝導の電子的寄与の低下によるものと考えられる。

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