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論文

Soft, skin-interfaced microfluidic systems with wireless, battery-free electronics for digital, real-time tracking of sweat loss and electrolyte composition

Kim, S. B.*; Lee, K.-H.*; Raj, M. S.*; Reeder, J. T.*; Koo, J.*; Hourlier-Fargette, A.*; Bandodkar, A. J.*; Won, S. M.*; 関根 由莉奈; Choi, J.*; et al.

Small, 14(45), p.1802876_1 - 1802876_9, 2018/11

エクリン腺からの汗の排泄は、身体の位置,活動レベル,環境要因および健康状態によって変化する動的な生理学的プロセスである。発汗量と化学物質に組み込まれた情報内容は、健康状態と運動能力を評価するために利用することができる。本論文では、薄型で小型化されたスキンインターフェイスのマイクロ流体システムを提案する。本技術は、汗の伝導率および速度を測定するための、再利用可能なバッテリーフリーの近距離通信機能(NFC)を備える。具体的には、NFCプロトコルを活用できる回路への測定インターフェイスとして、マイクロ流路に設計かつ集積された超薄型電極の開発に成功した。開発した複合的なマイクロ流路および電子デバイスシステムを用いて実際の汗を用いて実験を行なったところ、スマートフォン等で汗の速度や電解質の濃度をリアルタイムで測定することに成功した。

論文

Template-free fabrication of mesoporous alumina nanospheres using post-synthesis water-ethanol treatment of monodispersed aluminium glycerate nanospheres for molybdenum adsorption

Saptiama, I.*; Kaneti, Y. V.*; 鈴木 善貴; 土谷 邦彦; 福光 延吉*; 榮 武二*; Kim, J.*; Kang, Y.-M.*; 有賀 克彦*; 山内 悠輔*

Small, 14(21), p.1800474_1 - 1800474_14, 2018/05

放射化法で製造した$$^{99}$$Moは比放射能が低いことから、医療用$$^{99}$$Mo/$$^{99m}$$Tcジェネレータに用いるには高いMo吸着性能を有するMo吸着材の開発が必要である。本研究では、Mo吸着材として、新たに開発した合成後、"水・エタノール"処理と高温焼結を組み合わせる手法によって、アルミニウムグリセレートナノ粒子から分子鋳型を用いずにメソポーラスAl$$_{2}$$O$$_{3}$$ナノ粒子を合成した。これとほぼ同一の手法で得られたメソポーラスAl$$_{2}$$O$$_{3}$$ナノ粒子は、無処理のAl$$_{2}$$O$$_{3}$$ナノ粒子および市販のAl$$_{2}$$O$$_{3}$$と比較して、2$$sim$$4倍高い表面積、より小さい細孔径分布のメソポーラス、200$$^{circ}$$C低い結晶化温度、数倍高いMo吸着性能を示した。これにより、新たに提案した合成後処理法の酸化物材料への機能性向上の有効性が示唆された。

論文

Super-absorbent polymer valves and colorimetric chemistries for time-sequenced discrete sampling and chloride analysis of sweat via skin-mounted soft microfluidics

Kim, S. B.*; Zhang, Y.*; Won, S. M.*; Bandodkar, A. J.*; 関根 由莉奈; Xue, Y.*; Koo, J.*; Harshman, S. W.*; Martin, J. A.*; Park, J. M.*; et al.

Small, 14(12), p.1703334_1 - 1703334_11, 2018/03

This paper introduces super absorbent polymer valves and colorimetric sensing reagents as enabling components of soft, skin-mounted microfluidic devices designed to capture, store and chemically analyze sweat released from eccrine glands. The valving technology enables robust means for guiding the flow of sweat from an inlet location into a collection of isolated reservoirs, in a well-defined sequence. Analysis in these reservoirs involves a color responsive indicator of chloride concentration with a formulation tailored to offer stable operation with sensitivity optimized for the relevant physiological range. Evaluations on human subjects with comparisons against ex situ analysis illustrate the practical utility of these advances.

論文

Out-of-plane strain induced in a Moir$'e$ superstructure of monolayer MoS$$_{2}$$ and MoSe$$_{2}$$ on Au(111)

保田 諭; 高橋 諒丞*; 逢坂 凌*; 熊谷 諒太*; 宮田 耕充*; 岡田 晋*; 早水 祐平*; 村越 敬*

Small, 13(31), p.1700748_1 - 1700748_8, 2017/08

CVD法を用いて単層のMoS$$_{2}$$およびMoSe$$_{2}$$をAu表面上に合成し、Au(111)結晶表面との接触が面外方向の歪みを誘起すること、多結晶AuおよびSiO$$_{2}$$表面では、歪みが誘起しないことを明らかにした。STM測定によって、歪み誘起の原因は、Au(111)結晶原子とカルコゲン原子の位置関係によって生じる相互作用に起因していることが示唆された。また、この歪みが、MoS$$_{2}$$およびMoSe$$_{2}$$の電子状態を大きく変調することを明らかにした。

論文

International round robin test on Master Curve reference temperature evaluation utilizing Miniature C(T) specimen

山本 真人*; 鬼沢 邦雄; 吉本 賢太郎*; 小川 琢矢*; 馬渕 靖宏*; Valo, M.*; Lambrecht, M.*; Viehrig, H.-W.*; 三浦 直樹*; 曽根田 直樹*

Small Specimen Test Techniques; 6th Volume (ASTM STP 1576), p.53 - 69, 2015/05

4mm厚のミニチュア破壊靭性試験片(微小C(T))によるマスターカーブ法の適用性を検証するため、日本の原子炉圧力容器鋼から採取した破壊靭性試験片を用いて、国内外の研究機関や産業界の参加を得てラウンドロビン試験を実施した。ASTM E1921規格に従って試験を行い、得られた破壊靭性参照温度$$T$$$$_{0}$$の比較から、微小C(T)から得られる参照温度のばらつきは規格に示されている不確実さの範囲とほぼ同等であり、微小試験片に対するマスターカーブ法の有効性を確認した。また、本報では各機関が行った試験結果を取りまとめて統計処理を行い、参照温度$$T$$$$_{0}$$には大きな相違はなく、標準サイズの試験片との寸法効果も認められないことが確認できた。

論文

Effect of hydrogen on crack growth behavior in F82H steel using small-size specimen

伊藤 譲; 齋藤 正博*; 阿部 勝憲*; 若井 栄一

Small Specimen Test Techniques; 6th Volume (ASTM STP 1576), p.209 - 224, 2015/00

Crack growth is a one of the key mechanical properties of the design evaluation in fusion materials to be tested at the High Flux Test Module (HFTM) in IFMIF. In the IFMIF/EVEDA project under the BA agreement, effect of hydrogen on the crack growth in F82H steel was investigated by using the relatively small size specimen. The shape of an Wedge Opening Load (WOL) specimen is adapted as a miniaturized specimen because the loading mechanism of WOL specimen is relatively simple compared to that of the other notched specimen. The hydrogen charging process was conducted for about 600 hours in the electrolytic solution with the current density of -2 mA/cm$$^{2}$$ at 35$$^{circ}$$C. And then, the testing load, ${it K}$ = 30 MPa$$sqrt{m}$$, was applied to the specimen for about 337 hours at room temperature in air as the crack growth rate test. From these results, the small size specimen used in this study is thought to be adequate to evaluate the effect of hydrogen on the crack behavior in F82H steel.

論文

Conceptual design of small-sized HTGR system for steam supply and electricity generation (HTR50S)

大橋 弘史; 佐藤 博之; 田澤 勇次郎; Yan, X.; 橘 幸男; 國富 一彦

Proceedings of ASME 2011 Small Modular Reactors Symposium (SMR 2011) (CD-ROM), 10 Pages, 2011/09

日本原子力研究開発機構は、小型高温ガス炉システムの開発途上国等への2030年代の世界展開を目指し、蒸気タービンによる発電,工業プロセスへの高温蒸気、及び地域暖房への低温蒸気供給を目的とした原子炉熱出力50MWt,原子炉出口温度750$$^{circ}$$Cの発電・蒸気供給用小型高温ガス炉システム(HTR50S)の概念設計を開始した。設計の基本思想は、HTTRの試験・運転で得られた知見及びGTHTR300設計の成果を活用することで、商用化に向けた性能向上,コスト低減を図りながら高い先進性を持つ原子炉とすることである。これをもとに、基本仕様を定めるとともに、技術実証の目標を定めた。また、蒸気タービン発電,蒸気タービン発電と地域熱供給、及び蒸気タービン発電と高温蒸気供給のコジェネレーションシステムを対象として、それぞれの系統構成を定めた。さらに、小型高温ガス炉システムの利用に関するエネルギー需要を調査し、開発途上国において小型高温ガス炉システムの需要があることを示した。

論文

Development of aluminum alloy coating for advanced nuclear systems using lead alloys

倉田 有司; 横田 仁志*; 鈴木 徹也*

Proceedings of ASME 2011 Small Modular Reactors Symposium (SMR 2011) (CD-ROM), 7 Pages, 2011/09

鉛合金を用いる中小型原子力システムは、安全性を向上させた高速炉システム概念の一つとして有望である。液体鉛合金は高温で鋼材に対する腐食性が強いため、鋼材の耐食性を改善することが必要である。本論文は、液体鉛ビスマスを用いた原子力システムのためのAl合金被覆の開発に焦点を当てている。Al, Ti, Fe粉末を用い、レーザービーム加熱を利用したAl合金被覆法が開発された。このAl合金被覆において、形成される主な欠陥は、表面欠陥とクラックであった。これらの欠陥をなくすための条件は、レーザービーム走査速度を下げることと被覆層のAl濃度の調整である。550$$^{circ}$$Cの液体鉛ビスマス中での腐食試験により、316SS上のAl合金被覆層は、被覆なしの316SSで顕著であった粒界腐食や鉛ビスマスの侵入を防いでいることがわかった。Al合金被覆の優れた耐食性は、鉛ビスマス中で再生される薄いAl酸化膜によっていることが明らかになった。Al合金被覆層の健全性と耐食性保持の観点から、適切なAl濃度の範囲は4$$sim$$12wt%である。

論文

Core design study of small-sized high temperature reactor for electricity generation

後藤 実; 島川 聡司; 寺田 敦彦; 柴田 大受; 橘 幸男; 國富 一彦

Proceedings of ASME 2011 Small Modular Reactors Symposium (SMR 2011) (CD-ROM), 5 Pages, 2011/09

燃料交換なしで長期にわたり運転できる発電用小型高温ガス炉の設計研究を行っている。本研究では、高温工学試験研究炉(HTTR)に比べて、炉心サイズ,装荷燃料、及び燃焼度を大きくすることで、燃料交換が不要な長期運転炉心の設計を目指した。炉心燃焼計算を行い、燃料交換なしで約6年間運転可能な出力120MWtの小型高温ガス炉について、核的な成立性を示した。

論文

Design and scenario studies on FLWR for effective use of Pu

岩村 公道; 石川 信行; 大久保 努

Proceedings of 4th Asian Specialist Meeting on Future Small-Sized LWR Development, p.11_1 - 11_9, 2007/11

軽水炉技術に立脚し、将来の燃料サイクルの環境に柔軟に対応したプルトニウム有効利用を実現可能な革新的水冷却炉の概念を構築した。この概念の特徴は、現行軽水炉からの技術的ギャップの比較的小さい高転換型炉心から同一炉心構成、かつ、プラント構成の下で増殖型炉心への発展が可能なことである。本報では、革新的水冷却炉の炉心設計とその導入シナリオの検討結果について述べる。

論文

Investigation on Innovative Water Reactor for Flexible Fuel Cycle(FLWR)

大久保 努; 内川 貞夫; 久語 輝彦; 秋江 拓志; 岩村 公道

Proceedings of 3rd Asian Specialist Meeting on Future Small-sized LWR Development, p.9_1 - 9_12, 2005/11

これまでに培われてきた軽水炉技術に立脚して、将来の持続的なエネルギー供給を確保するために、日本原子力研究開発機構では革新的水冷却炉(FLWR)概念の検討を進めてきた。本概念は、プルトニウムの多重リサイクルを2段階に分けて行うことにより、ウラン及びプルトニウム資源の有効かつ柔軟な利用を目指したものである。第1段階では、FLWR炉心は高転型炉心概念であり、軽水炉やプルサーマル利用から大きな技術的なギャップなしにスムーズな連続性を確保することを目指したものである。第2段階の炉心は低減速軽水炉炉心概念であり、軽水炉技術によるプルトニウムのリサイクルによって持続的・長期的なエネルギー供給に有効な1.0以上の転換比を達成するものである。重要な点は、両方の概念は両立性の有る同じ大きさの燃料集合体を使用することから、原子炉の寿命期間中に、同じ原子炉において第1から第2ステップへ進むことができる点であり、天然ウラン資源状況やMOX使用済み燃料用再処理の確立等の将来の燃料サイクル環境に柔軟に対応可能である。これまでに、詳細な検討が、炉心設計をはじめ稠密炉心における熱流動等の関連する実験も含めた研究とともに進められてきており、それらの成果により本提案概念の成立性は高く有望であるとの見通しが得られている。2030年代におけるFLWRの商用化のために、400MWe級の小型炉を2010年代に導入炉として建設することを提案している。

論文

Research and development of Reduced-Moderation Water Reactor (RMWR)

岩村 公道; 大久保 努

Proceedings of 2nd Asian Specialist Meeting on Future Small-Sized LWR Development, p.7_1 - 7_5, 2003/00

これまでに豊富な経験を有する水冷却炉技術をベースとして、プルトニウムの多重リサイクルによる燃料の効率的な利用を目指す革新的水冷却炉である低減速軽水炉の開発が原研を中心に進められている。本原子炉は、MOX燃料を使用して持続的なプルトニウムリサイクルを確立するため、1.0以上の高い転換比を達成可能な炉である。このような高転換比は、炉心における中性子の減速を抑制する、すなわち水の割合を低減することにより達成できる。これまでに、1,356MWeの大型炉心に加え300MWe級の小型炉の設計を達成している。現在、炉心設計に加え、稠密炉心における熱流動特性,炉物理特性及び燃料照射挙動に関して、実験も含めた研究開発を進めている。さらに、低減速軽水炉技術の総合的な工学的成立性実証のため、180MWtの技術実証炉の設計を進めている。

論文

Activities of design studies on innovative small and medium LWRs in JAERI

岩村 公道; 落合 政昭

Proceedings of 1st Asian Specialist Meeting of Future Small-Sized LWR Development, p.7_1 - 7_9, 2001/00

原研では、持続可能性,エネルギー利用の多様化等の革新的原子炉の目的を達成するため、2種類の中小型軽水炉の研究開発を実施中である。一つは、受動安全性を具備した低減速スペクトル炉で、炉心は中性子の減速を抑えるためMOX燃料稠密炉心から構成され、電気出力は330MW,運転サイクル26ヶ月,転換比1.01,負のボイド反応度係数,60GWd/tの燃焼度を達成した。もうひとつは地域熱供給や海水脱塩等を目指した分散型小型炉で、改良舶用炉MRXをバージに搭載して熱と電気の供給を行う設計と、需要地の地下に立地して熱供給を行う小型炉の設計を実施した。

論文

Novel operator interface designed for JAERI FEL

杉本 昌義

Proc. of Int. Workshop on Controls for Small-and Medium-Scale Accelerators, 0, p.115 - 117, 1998/00

原研自由電子レーザーの制御系が稼動し始めてから3年が経過した。現在およそ10台のパソコンをシンワイヤのイーサネットないし無線モデムで接続している。各機器の制御はCAMACおよびGPIBを介して行い、グラフィカルユーザーインターフェースを使用したオペレータインターフェースを標準に採用したシステムをWindows上に設計・実現化した。最近従来の方法に代わるトップダウン型の制御方式が可能なインターフェースを設計し新規の電子銃の制御に応用することを試みた。従来方式は制御対象項目を選択することから始まるがそのためには機器の性質の熟知が必要で同時に扱えるパラメータ数には限度がある。代わりに個々のタスクを代行するエージェントの選択から始めるという手法をとるとタスクの目的さえ理解すれば運転が可能となる。この方法に基づく電子銃制御インターフェースの設計について述べる。

論文

Critical analysis of results from the ASTM round-robin on reconstitution

鬼沢 邦雄; E.van-Walle*; R.K.Nanstad*; M.Sokolov*; W.Pavinich*

Small Specimen Test Techniques (ASTM STP 1329), 0, p.383 - 410, 1998/00

1992年に開始されたASTM試験片再生ラウンドロビンでは、10機関が参加してシャルピー衝撃試験片の再生手法の比較、インサート長さ、シャルピーハンマー刃先の影響等を調べるための試験が実施された。シャルピー吸収エネルギの比較からは、試験片再生により吸収エネルギに低下が生じることが確認された。この低下量は、(1)ASTM刃先でスタッド溶接・アップセット溶接の場合、(2)ASTM刃先で電子ビーム溶接、ISO刃先でスタッド溶接・アップセット溶接の場合、(3)ISO刃先で電子ビーム溶接の場合、の3通りに概ね分類された。一方、最高荷重や劈開破壊発生荷重等、計装シャルピーデータに基づく荷重値は、試験片再生の影響をほとんど受けないことが確認された。これら荷重値に基づく荷重ダイアグラム法に基づく原子炉監視試験の評価の有用性を指摘した。

論文

Reconstitution of charpy impact specimens by surface activated joining

西山 裕孝; 深谷 清; 鬼沢 邦雄; 鈴木 雅秀; 中村 照美*; 貝原 正一郎*; 佐藤 彰*; 吉田 和夫*

Small Specimen Test Techniques (ASTM STP 1329), 0, p.484 - 494, 1998/00

表面活性化法をシャルピー衝撃試験片の再生に適用し、各種評価試験に供した。試験片再生に関しては、接合部の溶融領域・熱影響部を狭くすること、照射脆化の回復を防止するために試験片の温度上昇を極力抑えることが必要である。表面活性化法によれば母材を溶融せずに材料を接合できることから、上記の要件に対して、極めて有効な方法である。原子炉圧力容器鋼を用い、接合後の組織観察、再生されたシャルピー衝撃試験及び接合中の温度測定により以下の結論が得られた。(1)最適化された接合条件により、熱影響部の幅は片側1mm以下である。(2)再生されたシャルピー衝撃試験片から延性脆性遷移温度等の評価が可能である。(3)他の一般的な溶接法による試験片再生と比較して、接合中の温度を低く抑えられる。

論文

Methods and devices for small specimen testing at the Japan Atomic Energy Research Institute

實川 資朗; 木崎 實; 海野 明; 芝 清之; 菱沼 章道

Small Specimen Test Techniques; ASTM STP 1204, p.289 - 307, 1993/00

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円環状ノッチ付きパンチ試験、スモールパンチ試験、微小引張試験等をホットセル中で行なうための試験装置を開発している。加えてホットセル中で微小試験片を取り扱うためのマイクロマニピュレーター及び微小引張試験片等を製作するための放電加工材の製作も行っている。さらに、各試験法の適用範囲を評価するための試行も行った。スモールパンチ試験から得られる特性値と引張試験結果との相関は、あまり明瞭でなかった。円環状ノッチ付きパンチ試験で得られる脆性延性遷移温度はスモールパンチ試験の結果よりも高く標準シャルピー試験の結果に近かったが、材料依存性には相違も見られた。この違いは、試験片の寸法効果によるものと考えられる。

論文

Estimation of toughness degradation by microhardness and small punch tests

鈴木 雅秀; 衛藤 基邦; 西山 裕孝; 深谷 清; 磯崎 孝則

Small Specimen Test Techniques; ASTM STP 1204, p.217 - 227, 1993/00

微小かたさ試験及びSP試験によるDBTTの評価を、熱時効、中性子照射あるいは冷間加工した21/4Cr-1Mo鋼及び鉄-0.15炭素モデル合金について実施した。DBTTの変化はSP試験によって大むね評価できるが、粒間破壊に起因する脆化については金属組織学的検討もあわせて行う必要のあることが分かった。

論文

Electrochemical evaluation of thermal aging embrittlement of 21/4Cr-1Mo steel for a nuclear pressure vessel

西山 裕孝; 深谷 清; 鈴木 雅秀; 衛藤 基邦; 庄子 哲雄*

Small Specimen Test Techniques; ASTM STP 1204, p.16 - 26, 1993/00

400$$^{circ}$$C~550$$^{circ}$$Cの範囲で最長5万時間まで熱時効を行った原子炉圧力容器用21/4Cr-1Mo鋼について、30$$^{circ}$$Cの硝酸カルシウム溶液中で計測したアノード分極曲線を用いることにより、粒界脆化度の非破壊評価手法の開発を行った。不働態域中に得られる2次ピーク電流密度値(mA/m$$^{2}$$)とシャルピー延性-脆性遷移温度移行量との相関を考察し、本法のサーベイランス試験法としての適用可能性を示した。得られた主な結果は以下のとおりである。(1).アノード分極曲線中の2次ピーク電流密度の上昇量と粒界脆化度は時効温度に依存した一義的な相関が得られた。これにより共用期間中の21/4Cr-1Mo鋼の遷移温度の上昇を、アノード分極曲線測定により非破壊的に推測できる。(2).(1)の機関においては、低温側の時効ほど同じ粒界脆化度に対する2次ピーク電流密度値の上昇が著しく、これは高濃度に偏析したリンの存在を敏感に反映した結果であることを示した。

論文

Development of a miniaturized bulge test(small punch test) for post-irradiation mechanical property evaluation

衛藤 基邦; 高橋 秀明*; 三沢 俊平*; 鈴木 雅秀; 西山 裕孝; 深谷 清; 實川 資朗

Small Specimen Test Techniques; ASTM STP 1204, p.241 - 255, 1993/00

スモールパンチ試験の照射材への適用の妥当性を検討することを目的として、(1)試験法の標準化、(2)SPエネルギーデータの統計的解析手法の確立、(3)低合金鋼等への適用結果の検討の観点からこれまでの成果をまとめた。2~12$$times$$10$$^{23}$$n/m$$^{2}$$(E≧1MeV)、573~673Kなる照射条件で照射されたF-82,F-82H,HT-9,21/4Cr-1Mo鋼について得られた各種SP試験パラメータは、引張強度、耐力、破壊靱性、延性脆性遷移温度と相関々係があることが分かった。その結果、SP試験はフェライト鋼の照射後の特性評価に有効であることが示唆された。

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