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石山 新太郎; 深谷 清; 衛藤 基邦
日本原子力学会誌, 41(10), p.1092 - 1099, 1999/00
被引用回数：2 パーセンタイル：21.17(Nuclear Science & Technology)今後の高温ガス炉開発において炉心性能の高性能化に重要な役割を担う高性能制御棒について、二次元強化型C/Cコンポジット材を用いてHTTR用模擬制御棒の試作を被覆管要素(外筒:外径
長さ厚さ=1133004mm、内筒:外径長さ厚さ=753007.5mm)及び連結部ネジ要素(M16及びM8)について実施し、その強度特性を把握した。その結果、同上素材を用いて現行のHTTR制御棒主要寸法を満足する制御棒を製作できることを明らかにした。また、試作材要素の強度試験を実施することにより、被覆管要素については、設計強度値は満足するものの、さらに厚み方向へ繊維強化による強度改善が必要であること、一方、ネジ要素では素材強度以上の高強度が得られることを明らかにした。
衛藤 基邦; 石山 新太郎; 深谷 清; 斎藤 保; 石原 正博; 塙 悟史
JAERI-Research 98-003, 34 Pages, 1998/01
JAERI-Research-98-003.pdf:1.26MB
HTTR用制御棒に炭素複合材料を適用することを目的として、制御棒の概念及び仕様の検討、候補材料の強度試験データの所得、及びボルト等の要素に自重によって発生する応力の評価を行った。本概念では制御棒は10個のユニットから成り、それらを炭素複合材料製M16ボルトで長手方向につなげる構造とした。引張、圧縮、曲げ、せん断等の機械的強度データを2種類の候補材料(アクロス社製AC250及び東洋炭素社製CX-270)について室温にて取得した。これらの強度データの平均値の1/3または1/5を暫定的設計強度とし、別途製作した外筒、M6ギルト、M8ボルト等の要素に発生する応力と比較したところ、安全率は、外筒の引張応力で66、M16ボルトの引張とせん断で各々8.8と8.5、端部支持用M8ボルトのせん断で2.43となり、機械的な健全性が明らかになった。
衛藤 基邦; 馬場 信一; 石原 正博; 宇賀地 弘和
Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.843 - 847, 1998/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Materials Science, Multidisciplinary)ダイバータ用炭素複合材料に14MeV中性子、Heイオン及び炭素イオン等を照射した場合の熱拡散率と微小押込みかたさの変化を調べた。供試材はMFC等4種類の材料ですべてJT-60で使用された実績がある。特性の評価は、レーザーフラッシュ法による熱拡散率の値から求めた熱伝導率及び微小押込み試験の結果から推定した弾性率と強度とから行った。主要な結果は次のとおりである。(1)微小かたさの最大値を示す部位とイオンの飛程とはほぼ一致した。(2)微小かたさと増加に基づいて予測すると、イオン照射後、ヤング率、強度ともに増加することがわかった。(3)14MeV中性子照射後は、イオン照射の場合と異なり、強度の低下が予測された。
金成 守康*; 田中 紘一*; 馬場 信一; 衛藤 基邦
Carbon, 35(10-11), p.1429 - 1437, 1997/00
被引用回数：38 パーセンタイル：80.98(Chemistry, Physical)原子力用炭素複合材料のナノインデンテーション試験を炭素繊維軸に平行及び垂直方向の断面について実施した。比較材として等方性黒鉛を用いた。これらの材料は第1回目の荷重後、大きな弾性回復を示し、その後の荷重サイクルで非弾性ヒステリシスを示した。平均押込み圧力のデータ点をワイブル統計によって解析すると、二つのグループに分けることができた。より大きな平均圧力は繊維に、より小さなそれはマトリクスに起因すると考えられる。平均圧力Pmの荷重P依存性は、複合材料ではPの増加とともにPmの減少、黒鉛では逆の傾向が見られた。黒鉛及び複合材料の繊維とマトリクス各々のヤング率を除荷曲線のスティフネスから計算し、各々、10.7、6.71、1.97GPaという値を得た。黒鉛と繊維についての値は各々バルクの黒鉛と複合材料のヤング率の値と一致した。
C-carbon fiber composite ceramics as plasma facing materials in nuclear fusion reactor, 3; Heat resistance evaluation by electron beam irradiation and by in situ plasma discharge in JT-60神保 龍太郎*; 西堂 雅博; 中村 和幸; 秋場 真人; 鈴木 哲; 大楽 正幸; 中川 師央*; 鈴木 康隆*; 千葉 秋雄*; 後藤 純隆*
Journal of the Ceramic Society of Japan, International Edition, 105, p.1179 - 1187, 1997/00
C/C材の次世代のプラズマ対向材料として、BCと炭素繊維から成る複合セラミックスを作り、電子ビームとJT-60のプラズマによる熱負荷試験を行って、耐熱性を評価した。高熱伝導性の縦糸と高強度で折れ難い横糸の炭素繊維から成る平織り布にBCを含浸後に、渦巻状にして加圧焼結した複合セラミックスで作ったタイルは、22MW/m
の電子ビーム照射(5秒,2500
C)によっても破損しなかった。さらに、JT-60のダイバータに設置し、中性粒子入射加熱(30MW,2秒)を含む15秒のプラズマ放電を繰り返し(572回)行っても、クラックの発生は見られなかった。
衛藤 基邦; 石山 新太郎; 宇賀地 弘和
JAERI-Research 96-043, 16 Pages, 1996/08
JAERI-Research-96-043.pdf:0.84MB
炭素複合材料を用いてHTTR制御棒開発を目的に要素を試作し、中性子照射前後の強度を評価した。用いた材料はPAN系及びピッチ系で、試作した要素はペレットホールダ、レーストラック及びピンである。これらの要素について強度試験を行った。照射試験はPAN系材料を用いた要素についてのみ行った。照射温度、照射量は各々、900C、110
n/m(E
29fJ)である。非照射材の強度試験の結果、一般にPAN系材料製要素の方が破壊までの変形量が大きいことが分かった。PAN系材料製要素の照射後試験の結果、各要素の破壊強度と変形量は制御棒の健全性を保つのに十分であると考えられた。
神保 龍太郎*; 西堂 雅博; 中村 和幸; 秋場 真人; 鈴木 哲; 後藤 純孝*; 鈴木 康隆*; 千葉 秋雄*; 山木 孝博*; 中川 師夫*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 233-237(PT.A), p.781 - 786, 1996/00
被引用回数：13 パーセンタイル：72.4(Materials Science, Multidisciplinary)新複合材料は、高熱伝導炭素繊維で作った平織りクロスを積層し、その間に多量のBCを均一に充填して焼成した。BCを20~35vol.%添加し、1700Cで焼結した材料は、250W/m・K前後の室温熱伝導率を示す。開発材の熱伝導率は、温度依存性が小さく、400C以上になると、室温で300W/m・K以上の高熱伝導フェルトC/C材の値より高くなり、高温材料として望ましい特性を示す。800Kにおける重水素イオンによるスパッタリング試験では、BCが35vol.%以上の材料は、エロージョン率がC/C材の40%に低下し、BC添加の効果が明らかである。電子ビームによる熱負荷試験では、22MW/mを5秒間照射し、表面温度が2500Cになっても割れの発生は起らなかった。リサイクリング特性は、黒鉛に比して、BCの添加量と共に向上する。以上により、本複合材料は、C/C材とBCの長所を併せ持つ複合材料であることがわかる。
近藤 育朗; 堀池 寛; 閨谷 譲; 松川 誠; 安東 俊郎; 芳野 隆治; 新井 貴; 二宮 博正; 山本 正弘; 小池 常之; et al.
Proc. of the 14th Symp. on Fusion Engineering,Vol. 1, p.177 - 180, 1992/00
JT-60は大電流化の改造が行われ(JT-60U)、本年3月末に運転開始したが、今回の改造が、運転挙動にどう反映されているかについて報告する。真空容器は薄板二重構造多円弧型で応力集中を避ける設計となっているが6MAに近いプラズマがディスラプションを起こしたときの挙動をしっかりおさえておく必要がある。その他、C/C材ダイバータの熱集中とエロージョン、そのプラズマ特性への影響、真空容器にベローズがなくなったことによる変位発生のメカニズムの第一壁取付状態との関係、トロイダル磁場コイル補強後の挙動、排気系の半分を撤去したことによる特に放電洗浄に要する時間への影響等について実測データに基づいて評価を行う。
安東 俊郎; 高津 英幸; 中村 博雄; 山本 正弘; 児玉 幸三; 新井 貴; 神永 敦嗣; 笹島 唯之; 堀池 寛; 清水 正亜; et al.
核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.27 - 49, 1991/03
JT-60第一壁の材料挙動および運転経験をまとめた。到達真空圧力は、設計値1.310
Paを満足し、高温壁放電洗浄によりコンディショニング効率を改善した。TiC/Moダイバータは、短パルス加熱(20MW-1s)では良好な不純物制御特性を示したが、ダイバータ板端部の溶融やMoのバーストが観測された。第一壁を黒鉛に取替え後は、長パルス加熱運転が可能となり、最大加熱入力30MW、最長加熱時間6sを達成し、運転領域の大幅な拡大をもたらしたが、TiC/Mo第一壁と同様に、ディスラプション時の入熱による損傷は避けられなかった。その後の下側ダイバータ運転では、それまでの運転経験を反映し、第一壁取付け精度の向上、熱集中軽減、C/C材の使用などによって、黒鉛タイルの破損をほぼ完全に防止することができ、1ショットあたりのプラズマ吸収加熱量が100MJの運転を行うことができた。
衛藤 基邦; 深谷 清; 奥 達雄*; 本田 幸雄*; 磯崎 孝則; 高津 英幸; 安東 俊郎; 山本 正弘; 児玉 幸三; 清水 正亜
Int. Symp. on Carbon New Processing and New Applications; Extended Abstracts,Vol. l, p.206 - 209, 1990/11
JT-60のプラズマ対向機器部材として使用された黒鉛製あるいはC/C複合材料製の、主としてダイバータ板のうち、プラズマによって損傷を受けたものを選び出して評価試験を行なった。評価試験としては、光学及びSEM観察、EPMA、重量減及び寸法変化の測定、微小かたさ試験、曲げ試験等を実施した。主要な結果は次のとおりである。黒鉛タイルの損耗部近傍に光沢化領域と黒色化領域が見出され、前者は板状の、後者は円柱状の、各々付着生成物であった。付着生成物は炭素を主成分とし、微量のSi、Ti、Cr、Mn等を含んでいる。損耗領域では軟化が起こっているが、これは含浸物の蒸発とフィラーの露出のためと考えられる。曲げ試験の結果では、損耗部近傍から採取した試験片では強度の低下が認められた。
