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論文

The Influence of specimen surface roughness and temperature of steam injection on breakaway oxidation behavior of Zry-4 fuel cladding in steam at 1273 K

Negyesi, M.; 天谷 政樹

Oxidation of Metals, 94(3-4), p.283 - 299, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

Oxidation tests of Zry-4 fuel cladding in steam at 1273 K were carried out in this study. The effect of specimen surface roughness on the oxidation behavior was investigated. Steam was applied either at room temperature or at experimental temperature. Weight gain kinetics was evaluated by post-test weight measurement. Metallographic analysis was conducted using optical microscopy. Hydrogen pick-up was measured by gas extraction technique. The effect of specimen surface roughness on the oxidation kinetics as well as on the hydrogen absorption has not clearly been evidenced. The breakaway oxidation was suppressed significantly when the steam was applied at RT. The oxide breakaway was related to grain size of the base metal. Higher hydrogen absorption before the kinetic transition in the condition when steam was applied at 1273 K suggested enhanced oxide porosity.

論文

The Effect of air fraction in steam on the embrittlement of Zry-4 fuel cladding oxidized at 1273-1573 K

Negyesi, M.; 天谷 政樹

Oxidation of Metals, 92(5-6), p.439 - 455, 2019/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:70.81(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

The paper deals with the effect of air fraction in steam on the embrittlement of Zry-4 fuel cladding exposed under steam-air atmospheres (air fractions of 10-100%) in the temperature range of 1273-1573 K. Ring compression tests were carried out in order to evaluate the embrittlement of fuel cladding. Furthermore, the microhardness of prior $$beta$$-phase was measured and fractured surfaces were observed under SEM. The degree of the embrittlement was discussed against the results of metallographic and hydrogen analyses. The microstructure and the hydrogen pick-up were substantially affected by nitride formation. Accelerated oxidation kinetics enhanced shrinking of the prior $$beta$$-region. The enhanced hydrogen absorption resulted in the increased microhardness of prior $$beta$$-phase. The degree of fuel cladding embrittlement, expressed by the plastic strain at failure and the maximum load, correlated well with the microhardness and the thickness of prior $$beta$$-phase.

論文

Effect of artificial defects on the very high cycle fatigue behavior of 316L stainless steel

Xiong, Z.*; 直江 崇; 二川 正敏

Metals, 9(4), p.412_1 - 412_11, 2019/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:70.81(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では、316L容体化処理材(SA)及び冷間圧延材(CW)の超高サイクル疲労挙動に及ぼす表面欠陥の影響について調査することを目的として、ビッカース圧子を用いたインデンテーションにより人工欠陥を付加した試料に対して超音波法による疲労試験を実施した。その結果、SA材では本研究で実施した応力範囲では疲労強度に影響する欠陥深さの下限値は40$$mu$$mであり、経験式で評価した結果と一致した。一方、20%CW材では、圧痕深さ80$$mu$$m以下で欠陥の影響が見られず、経験式で評価した値を上回った。これは、圧痕付加による圧痕周囲のマルテンサイト変態や残留応力に起因すると考えられる。

論文

Flow-accelerated corrosion of type 316L stainless steel caused by turbulent lead-bismuth eutectic flow

Wan, T.; 斎藤 滋

Metals, 8(8), p.627_1 - 627_22, 2018/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:58.46(Materials Science, Multidisciplinary)

In this study, an LBE loop referred to as JLBL-1 was used to experimentally study the behavior of 316L SS when subjected to FAC for 3000 h under non-isothermal conditions. An orifice tube specimen, consisting of a straight tube that abruptly narrows and widens at each end, was installed in the loop. The specimen temperature was 450 centigrade, and a temperature difference between the hottest and coldest legs of the loop was 100 centigrade. The oxygen concentration in the LBE was less than 10$$^{-8}$$ wt.%. The Reynolds number in the test specimen was approximately 5.3$$times$$10$$^{4}$$. The effects of various hydrodynamic parameters on FAC behavior were studied with the assistance of computational fluid dynamics (CFD) analyses, and then a mass transfer study was performed by integrating a corrosion model into the CFD analyses. The results show that the local turbulence level affects the mass concentration distribution in the near-wall region and therefore the mass transfer coefficient across the solid/liquid interface. The corrosion depth was predicted on the basis of the mass transfer coefficient obtained in the numerical simulation and was compared with that obtained in the loop; the two results agreed well.

論文

Speciation of ruthenium(III) chloro complexes in hydrochloric acid solutions and their extraction characteristics with an amide-containing amine compound

鈴木 智也*; 尾形 剛志*; 田中 幹也*; 小林 徹; 塩飽 秀啓; 矢板 毅; 成田 弘一*

Metals, 8(7), p.558_1 - 558_10, 2018/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:42.66(Materials Science, Multidisciplinary)

白金族元素の精製は主に溶媒抽出法によって行われるが、Ruは蒸留によってRuO$$_4$$として回収される。この蒸留による方法を抽出法に置き換えることができれば、精製プロセスの簡素化が期待される。本研究では、Ruの効率的な抽出法を開発することを目的に、Ruの塩酸中での化学種についてUV-vis分光およびEXAFS法で分析し、N-2-ethylhexyl-bis(N-di-2-ethylhexyl-ethylamide) amine (EHBAA)によって抽出されたRuの特性を調査した。その結果、塩酸濃度が0.5から10MにおけるRuの主たる化学種は、塩酸濃度の上昇に伴って[RuCl$$_4$$(H$$_2$$O)$$_2$$]$$^-$$から[RuCl$$_6$$]$$^3$$$$^-$$へと変化することが明らかとなった。また、EHBAAによるRuの抽出率は塩酸濃度の上昇に伴って増加し、塩酸濃度が5Mで最大に達し、さらに塩酸濃度が上昇すると抽出率は下降に転ずる。抽出錯体のEXAFS分析の結果からは、Ru$$^3$$$$^+$$の内圏には5つのCl$$^-$$と1つのH$$_2$$Oが存在することが示された。さらに塩酸濃度が増加したときのEHBAAによるRuの抽出率の変化と[RuCl$$_5$$(H$$_2$$O)]$$^2$$$$^-$$の分布曲線がよく似ていることから、EHBAAは[RuCl$$_5$$(H$$_2$$O)]$$^2$$$$^-$$を抽出すると考えられる。

論文

Hydrostatic compression behavior and high-pressure stabilized $$beta$$-phase in $$gamma$$-based titanium aluminide intermetallics

Liss, K.-D.*; 舟越 賢一*; Dippenaar, R. J.*; 肥後 祐司*; 城 鮎美*; Reid, M.*; 鈴木 裕士; 菖蒲 敬久; 秋田 貢一

Metals, 6(7), p.165_1 - 165_22, 2016/07

 被引用回数:14 パーセンタイル:25.3(Materials Science, Multidisciplinary)

Ti-Al合金は、航空機エンジン材料として、軽量・耐熱タービンへの応用が期待されているが、塑性加工性の悪さを克服する必要がある。高圧鍛造プレスにおいては、10GPaの範囲で材料加工を可能にするが、それゆえに、極限環境における候補材料の状態図を評価する必要がある。本研究では、($$alpha$$$$_{2}$$+$$gamma$$)二相合金の一つであるTi-45Al-7.5Nb-0.25Cに対し、9.6GPaまでの圧力範囲、また1686Kまでの温度範囲で放射光X線回折によるその場実験を行った。室温では、圧力に対する体積変化は、両相に観察される明らかに高い体積弾性係数から、体積ひずみというよりはむしろ、$$gamma$$$$rightarrow$$$$alpha$$$$_{2}$$相変態の影響と考えられる。結晶学的には、特に格子ひずみと原子配列について詳しく検討した。原子体積の増加にもかかわらず、この相変態を生じるのは興味深い。これは、$$gamma$$の高い規則化エネルギーによるものである。高圧下において加熱すると、共析と$$gamma$$ソルバス遷移温度が上昇し、第三相の立方晶$$beta$$相が1350K以上で安定する。過去の研究において、$$beta$$相は塑性変形において高い延性があり、従来の鍛造過程において重要なものであることが明らかにされている。本研究では、作動環境下において有害とされる$$beta$$相の存在は確認されなかったが、従来の鍛造過程における理想的な加工条件幅を明らかにした。これらの結果より、新しい加工処理方法を提案することができた。

論文

Investigation of elastic deformation mechanism in as-cast and annealed eutectic and hypoeutectic Zr-Cu-Al metallic glasses by multiscale strain analysis

鈴木 裕士; 山田 類*; 椿 真貴*; 今福 宗行*; 佐藤 成男*; 綿貫 徹; 町田 晃彦; 才田 淳治*

Metals, 6(1), p.12_1 - 12_11, 2016/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.91(Materials Science, Multidisciplinary)

X線散乱法やひずみゲージによるマルチスケールひずみ解析により、熱処理前後の共晶および亜共晶Zr-Cu-Al三元系金属ガラスの弾性変形挙動を評価した。ダイレクトスペース法やQスペース法により求めたミクロひずみと、ひずみゲージにより測定したマクロひずみとを比較し、それらの相関から共晶および亜共晶金属ガラスの変形機構の違いを明らかにした。共晶Zr$$_{50}$$Cu$$_{40}$$Al$$_{10}$$金属ガラスは、熱処理による自由体積の減少によるミクロ組織の均質化により変形抵抗は向上するものの、流動性の高いWBR(Weakly-Bonded Region)の減少にともなって延性を失うことがわかった。一方、亜共晶Zr$$_{60}$$Cu$$_{30}$$Al$$_{10}$$金属ガラスでは、もともと均質なミクロ組織を有しているものの、熱処理によるナノクラスター形成により、ミクロ組織の均質性および弾性均質性が失われることが分かった。このような熱処理に伴う組織変化は、構造緩和しても、延性や靭性が減少しないという亜共晶金属ガラスのユニークな機械的特性を生み出す要因と考えられる。

論文

Spin nanotubes with the ring exchange interactions

坂井 徹; 笠原 稔弘*; 肘井 敬吾*; 太田 仁*; 中野 博生*

Synthetic Metals, 208, p.26 - 28, 2015/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:93.13(Materials Science, Multidisciplinary)

リング交換相互作用をもつS=1/23本鎖スピンナノチューブについて有限サイズ系の数値対角化により研究した。以前の研究により、リング交換相互作用のない場合には、自発的なダイマー化が起きて、スピンギャップが開くことが判明している。本研究により、リング交換相互作用が増加すると、ある臨界点で量子相転移が起こり、異なるパターンのダイマー化による新しいスピンギャップ相が生じることが判明した。

論文

The Promising features of new nano liquid metals; Liquid sodium containing titanium nanoparticles (LSnanop)

伊丹 俊夫*; 斉藤 淳一; 荒 邦章

Metals, 5(3), p.1212 - 1240, 2015/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:90.24(Materials Science, Multidisciplinary)

新しい種類の分散液体は、電子顕微鏡観察により決めたチタンナノ粒子(10nm)を液状ナトリウム中に分散することによって開発された。体積分率は、分析されたチタン濃度(2%)からチタンとナトリウムの密度の0.0088であると見積もられた。この分散液体(チタンナノ粒子を含む液体ナトリウム)の多くの顕著な特徴は、少量のチタンナノ粒子にもかかわらず、原子量のための理想溶液からの3.9%の負の偏差、17%の表面張力の増加、11%の水との反応熱量の減少、そして、水と酸素との化学的反応性の抑制である。水への反応熱の低下はLSnanopの過剰な凝集エネルギーの存在に起因すると思われる。過剰な凝集エネルギーは遮蔽効果に特に重点を置いて、簡単な理論的な分析に基づいて議論した。反応の抑制は、水に対する反応熱の低下や過剰な凝集エネルギー、表面張力、チタン酸化物のプラグとしての役割、LSnanopの表面の負の吸着及び浸透に関連して議論された。

論文

High spin polarization at the Fe/C$$_{60}$$ interface in the Fe-doped C$$_{60}$$ film

境 誠司; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; 圓谷 志郎; Avramov, P.; Sorokin, P. B.*; 楢本 洋*

Synthetic Metals, 173, p.22 - 25, 2013/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:87.01(Materials Science, Multidisciplinary)

A process of tunneling conduction and the spin-dependent resistivity change (so-called tunneling magnetoresitance effect) in the Fe-doped C$$_{60}$$ film with a granular structure is investigated for the current-into-plane device. Cooperative tunneling (cotunneling) through several Fe nanoparticles is suggested to be operative at temperatures lower than 20 K. By considering the effect of cotunneling on the magnetoresistance ratio, it is successfully shown that the spin polarization of tunneling electrons generated at the Fe/C$$_{60}$$ interface is much higher than that in Fe crystal at low temperature in a similar fashion to that at the Co/C$$_{60}$$ interface in the Co-doped C$$_{60}$$ films. A strong temperature dependence of spin polarization is observed, suggesting possible influences by the thermally-induced disorders ascribed in the Fe atoms bonded with C$$_{60}$$ in the C$$_{60}$$-Fe compound.

論文

Atomistic simulations of activation ability of dislocation source within grain boundary

都留 智仁; 青柳 吉輝*; 下川 智嗣*; 加治 芳行

International Workshop on Bulk Nanostructured Metals; Proceedings Book, p.56_1 - 56_4, 2012/06

サブミクロン以下の粒径で構成されるバルクナノメタル(BNM)は粒界における過剰体積が大きく、平均場としての材料強度則で評価することは困難である。そのため、個々の転位の運動と粒界が塑性変形に大きく寄与することが指摘されている。本研究では、大規模源シミュレーションに基づく計算科学モデルを用いて転位源の活性化と粒界のマクロな塑性変形に対する影響を検討する。

論文

Subcellular changes of essential metal shown by in-air micro-PIXE in oral cadmium-exposed mice

中里 享美*; 長嶺 竹明*; 鈴木 慶二*; 草壁 孝彦*; Moon, H. D.*; 及川 将一*; 酒井 卓郎; 荒川 和夫

Biometals, 21(1), p.83 - 91, 2008/02

 被引用回数:14 パーセンタイル:68.56(Biochemistry & Molecular Biology)

Cd毒性に対する必須金属の役割を明らかにするために、1.5年から2年間で100mg/LのCdを経口投与した4匹のマウスを用い、メタロチオネインによる評価と大気マイクロPIXE法による必須金属元素の細胞内分布の測定を行った。その結果、Cdを曝露したマウスの肝臓と腎臓には亜鉛が著しく集積していることが見いだされた。1.5年間Cdを曝露したマウスの元素分布では大部分のCdが亜鉛と結合しており、亜鉛は経口投与されたCd毒に対する保護に寄与していることが示唆された。

論文

An Investigation of steel plate-cast iron hybrid casting process for recycling of low level radioactive metal waste

中村 寿; 平林 孝圀; 秋本 純*; 高橋 賢次*; 進藤 秀明*; 櫻井 大八郎*; Almansour, A.*; 岡根 利光*; 梅田 高照*

Int. J.Cast Metals Res., 11(5), p.339 - 343, 1999/00

原子炉の解体により発生する低レベル放射性廃棄物の再利用を目的に、放射性の金属を再利用して廃棄物収納容器の鋳造を行うことを想定した新しい鋳造方法の開発を行った。この方法の特徴は、鋼板製の型枠に金属の溶湯を流し込み、繰り返し使用ができる鉄球により除熱を行うことで容器を鋳造することにある。鋳造試験はおもに容器の一部を模擬した部分試験体や小型試験体等を用いて行った。また、鋳込み時の溶湯の湯流れ性や型枠の熱変形量を求めるため、湯流れ・凝固解析プログラムJS-CASTにより凝固解析を、非線形汎用構造解析プログラムMARCにより変形解析を行った。本論文は、この鉄球複合鋳造法による廃棄物収納容器の鋳造試験を対象に、鉄球複合鋳造法の概念、鋳造試験の結果及び凝固解析や変形解析から得られた知見について述べたものである。

論文

Kinetic investigation of the reaction of pertechnetate with thiourea derivatives

橋本 和幸; 大森 巍*

Technetium, Rhenium and Other Metals in Chemistry and Nuclear Medicine, p.325 - 328, 1999/00

核医学の分野で幅広く用いられているテクネチウムは安定同位体が存在しない元素であるために、その化学的知見が限られている。テクネチウムの最も安定な化学種である過テクネチウム酸イオン(TcO$$_{4-}$$)とチオ尿素の反応によって生成するTc(III)-チオ尿素錯体は、3価のTc錯体合成のための出発物質として応用されている。本研究では、TcO$$_{4-}$$と5種類のチオ尿素誘導体(チオ尿素、メチルチオ尿素、ジメチルチオ尿素、ジエチルチオ尿素及びテトラメチルチオ尿素)との錯形成反応を可視スペクトルの時間変化を追跡することにより、速度論的に解析した。その結果、2段階の反応が観察され、それぞれの反応の速度定数を求めた。さらに、反応機構及び反応速度に対するチオ尿素誘導体の置換基効果について検討した。

論文

Neutron-irradiation effects on charpy impact and tensile properties of low-and high-purity Fe-9Cr alloys

菱沼 章道; 若井 栄一; 高木 清一*; 安彦 兼次*

Proc. of Int. Conf. on Ultra-high purity base metals (UHPM-98), p.27 - 33, 1998/00

高クロム合金は、耐食性、高温強度特性に優れていることから、その合金の開発が待たれている。そのためには、この合金の最大の欠点である脆さを克服する必要がある。本研究では、高純度化の観点から脆さを克服すること及び不純物に大きく影響される照射挙動を明らかにし原子力材料としての開発基盤を確立することの一環として、純度の異なるFe-9Cr合金のシャルピー及び引張特性に及ぼす中性子照射効果を調べた。シャルピー試験によるDBTTの変化に関しては、高純度材の照射による上昇が大きく、また、引張強度の上昇も大きいことがわかった。この原因は照射中に生じる転移ループと析出物の挙動とも密接に関連している。

論文

Identification of small point defect clusters by high resolution electron microscopy

西田 雄彦; 出井 数彦

Point Defects and Defect Interactions in Metals, p.705 - 707, 1982/00

アルミニウム金属結晶中における、小さな点欠陥クラスタ(格子間原子ループや空孔ループ、ボイドなど)の多波格子像が、マルチ・スライス理論により、種々の結像条件のもとで計算された。その解析結果から、これらの欠陥の微細構造同定に関する情報は、高い加速電圧(500KV)でのschezer焦点外れ条件の像で、多く得られることが明らかになった。

論文

Interstitials and interstitial clusters in fast-neutron irradiated molybdenum by X-ray Huang scattering

前田 裕司

Point Defects and Defect Interactions in Metals, p.873 - 875, 1982/00

JRR-3に設置した極低温照射装置(LHTL)で5Kで中性子照射したMo単結晶のX線Huang散乱と格子定数の測定を行い、照射によって生じた照射欠陥の回復過程を調べた。(200)面の反射のHuang散乱の測定により、100Kと200Kの温度領域で、格子間原子クラスターが転位ループに成長していることがわかった。格子定数およびHuang散乱の測定により、照射欠陥の回復過程についての議論を進めた。

論文

Thermal conductivity of irradiated graphite

仁平 猛*; 岩田 忠夫

Point Defects and Defect Interactions in Metals, p.236 - 238, 1982/00

黒鉛の中の点欠陥によるフォノンの散乱を熱伝導度の測定により調べた。点欠陥の導入は80Kにおける電子照射、及び60$$^{circ}$$C、200$$^{circ}$$C、900$$^{circ}$$Cにおける中性子照射により行った。熱伝導度の温度依存性を緩和時間近似により解析して、次の結果を得た。(i)80Kにおける電子照射の場合には、格子間原子によるフォノン散乱が支配的である。このフォノン散乱の緩和時間はフォノンの振動数に逆比例する。即ち、T$$^{-}$$$$^{1}$$=Bw,ここでB=1.1$$_{4}$$$$times$$10$$^{-}$$$$^{5}$$for 1 ppm of interstitial atomsである。(ii)60$$^{circ}$$C及び200$$^{circ}$$Cの中性子照射の場合には、格子間原子の小さな集合体によるフォノン散乱が支配的であった。また、フォノンの共鳴散乱が観測された。(iii)900$$^{circ}$$Cの中性子照射の場合には、結晶粒界によるフォノン散乱(カシミール散乱)が増大した。これは、格子間原子集合体の規則的な配列により結晶粒が細分化されたことを示している。

論文

Recovery of lattice spacing in HCP metals after fast-neutron irradiation at 5K

前田 裕司

Point Defects and Defect Interactions in Metals, p.149 - 152, 1982/00

JRR-3に設置した極低温照射装置(LHTL)で5Kで中性子照射したHCP金属であるZn,Cd,MgをX線による格子定数のc軸およびa軸の方向について測定した。Zn,Cdのc軸方向の格子定数は増加した。Mgではc軸方向の格子定数は減少した。一方a軸方向の格子定数はMgでは増加した。Mgでは照射によって変化した格子定数は200K以下で回復した。またZn,Cdの格子定数の回復の様子および電気抵抗の測定結果より、格子間原子は、Zn,Cdではbasal planeに集合し、転位ループに成長し、Mgではbasal planeに垂直な面に集合してクラスター、更に転位ループに成長することを示唆する。

論文

Recovery of Cu,Ag and Ni dilute alloys after loss temperature irradiation

高村 三郎; 小檜山 守*

Point Defects and Defect Interactions in Metals, p.396 - 399, 1982/00

各種溶質原子を添加したCu,Ag,Ni稀薄合金を作製し、これを極低温で中性子照射した後、照射欠陥の回復過程を電気抵抗の測定によって調べた。合金の種類はCuにSi,Ge,Sn,Ag,Zn。AgにSi,Ge,Sn,Cu,Znなど、NiにSi,Ge,Snなどを添加したもので、4.2Kから約400Kまでの各温度に等時焼鈍して、鈍金属のそれと比較して、格子間原子が溶質原子から再放出される温度を求めた。これらから点欠陥と溶質原子の結合エネルギーを求め、溶質原子の原子サイズとの関係について議論を進めた。

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