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日高 昭秀
Nuclear Technology, 208(2), p.318 - 334, 2022/02
被引用回数：5 パーセンタイル：65.59(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所事故時に放出されたガラス状セシウム含有微粒子(タイプA)の生成機構として、著者は、以前、3号機の水素爆発時に、非常用ガス処理系(SGTS)のHEPAフィルタのガラス繊維が溶融し微粒化したことが原因である可能性を指摘した。この仮説が正しければ、ガラス繊維には炭素を含むバインダが塗布され、その近くには活性炭フィルタがあるため、623K以上で自然発火する炭素は、水素爆発の短い加熱期間中に燃焼し切らず、タイプAの中またはタイプAの近くに残っている可能性がある。従来の類似研究は、粒子固定用に炭素テープを用いていたため炭素の同定が困難であった。そこで、本研究では炭素以外のテープと電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いて測定を行った。その結果、タイプAはバインダ由来の炭素を含み、タイプAに付随する非球形粒子やタイプAを覆う被膜には、活性炭フィルタ起源と考えられる炭素を含むことを確認した。この結果は、従来の生成機構では説明できず、著者が提案した仮説によって説明可能である。タイプAの生成機構を決定するのは時期尚早かもしれないが、本情報は生成機構の温度条件を制限するのに有用と考えられる。
田村 浩司*; 遠山 伸一
日本原子力学会誌ATOMO
, 62(5), p.268 - 271, 2020/05
レーザー法による切断技術は、制御性が高くロボットアームを用いた遠隔技術との整合性が高いなど利点が多く、原子力施設の廃止措置へ適用されるならば、有望な選択肢となりうると期待されている。しかし、原子炉圧力容器のような厚板鋼材への適用は従来容易ではなかった。本解説では、このような厚板鋼材のレーザー法による切断技術開発の最新成果として、板厚300mm鋼材や模擬圧力容器の切断実証、厚板鋼材切断条件の解析、切断過程観察、遠隔切断システム、重ね切断、ヒューム対策などについて紹介する。
清水 憲一*; 小池 裕基*; 山田 大貴*; 小原田 和也*; 田中 啓介*; 菖蒲 敬久
材料, 65(9), p.657 - 664, 2016/09
結晶性熱可塑性樹脂PPSを炭素短繊維で強化したCFRPの射出成型平板からスキン層のみの試験片を作成し、引張負荷状態で、エネルギー12.3keVの単色放射光により透過法・並傾法で試験片内部の母相の応力測定を行った。その結果、PPSの母相応力がX線応力測定標準で決定できること、繊維が一方向に完全に配向したCFRPの応力分配計数をマイクロメカニックスにより予測した結果と実験結果がほぼ一致することなどを明らかにした。
Goniche, M.*; Kazarian, F.*; Bibet, P.*; 前原 直; 関 正美; 池田 佳隆; 今井 剛*
Journal of Vacuum Science and Technology A, 23(1), p.55 - 65, 2005/01
被引用回数：2 パーセンタイル：9.29(Materials Science, Coatings & Films)無酸素銅,分散強化銅,銅コーティングしたCFC材,銅コーティングしたグラファイト材で作られた導波管に対して、RF電力密度(50-200MW/m
)で100-4700秒の長パルスを伝送した場合のガス放出率を測定した。ガス放出率は、3.7GHz出力試験装置において、マルチ導波管(2-8分割)を用いて測定した。ガス放出率は、導波管の表面温度と表面の初期条件(コンディショニング)に依存する。ガス放出率は、表面温度300
Cと400Cにおいて、それぞれ1
10
Pam
s
m
と510Pamsmであった。これらの測定結果のもとにITERのLHアンテナとして新たな真空排気系が不要であるとの結論に達した。なお、本発表は日本とユーラトム間の制御核融合分野における協力計画に基づいて実施された研究の成果に関するものである。
曽我部 敏明; 石原 正博; 馬場 信一; 橘 幸男; 山地 雅俊*; 伊与久 達夫; 星屋 泰二*
Materials Science Research International, 9(3), p.235 - 241, 2003/09
2D-C/C複合材料は、次期の高温ガス炉(HTGRs)の炉心材料として有力な候補材の一つである。2D-C/C複合材料の空気酸化が、熱拡散率に及ぼす影響について検討した。熱拡散率は、室温から1673Kまで測定した。本2D-C/C複合材料は、PAN系の炭素繊維の二次元クロスと黒鉛マトリックスからなる。熱拡散率測定用の試験片は、この材料を823Kの大気中で1から11パーセントの間で重量減少させて製作した。酸化消耗は、マトリックス部分とりわけ炭素繊維束に近い部分から優先的に起こった。11パーセントまでの酸化消耗による室温での熱拡散率の減少率は、クロスの積層方向に平行方向では10
20パーセント、垂直方向では59パーセントであった。クロスの積層方向に平行方向では、酸化消耗が進むにしたがって熱拡散率が減少する傾向を示したが、垂直方向では酸化の初期に熱拡散率が低下しその後あまり変化しない傾向を示した。この違いについては、複合材料の構造と酸化挙動から検討した。熱伝導率も得られた熱拡散率の値から求めた。
曽我部 敏明; 石原 正博; 馬場 信一; 小嶋 崇夫; 橘 幸男; 伊与久 達夫; 星屋 泰二; 平岡 利治*; 山地 雅俊*
JAERI-Research 2002-026, 22 Pages, 2002/11
JAERI-Research-2002-026.pdf:2.41MB
高温工学に関する先端的基礎研究のうち、高温ガス炉技術の高度化のための原子炉要素技術の研究開発として炭素繊維強化炭素複合材料(C/C複合材料)製制御棒被覆管の研究開発を進めている。また、実用化に反映可能となる物性予測,評価に関する基礎的な研究を「耐熱セラミックス複合材料の照射損傷機構に関する予備試験」の一環として進めている。本報告は、これまで行ってきたC/C複合材料に関する研究開発についてまとめたものである。開発に当たっては、材料特性,構造物の製作可能性,安定供給性,コストなどを考慮し、C/C複合材料の試作・検討により有望な材料を開発した。材料特性としては、引張強さや曲げ強さ等の機械的強度が高いこと、破断ひずみが大きくかつ靭性が高いこと、中性子照射に対して寸法変化が少なく安定性が高いこと等を考慮している。その結果、炭素繊維としてポリアクリロニトリル系の平織りクロス,マトリックス材としてピッチを用い、さらに耐照射損傷性を高めるための特別な熱処理及び原子炉級に不純物を除去する高純度化を施した2次元炭素繊維強化炭素複合材料(2D-C/C複合材料)を開発した。
正木 圭; 谷口 正樹; 三代 康彦; 櫻井 真治; 佐藤 和義; 江里 幸一郎; 玉井 広史; 逆井 章; 松川 誠; 石田 真一; et al.
Fusion Engineering and Design, 61-62, p.171 - 176, 2002/11
被引用回数：19 パーセンタイル：74.77(Nuclear Science & Technology)日本原子力研究所では、JT-60改修計画として、臨界プラズマ条件クラスのプラズマを電流拡散時間よりも十分長く維持することが可能な超伝導トカマク装置を検討している。この改修装置のダイバータターゲット開発のため、高い熱除去効率が期待されるスクリュウ管を採用した直接冷却ダイバータターゲットの試験体を製作し、耐熱試験及び熱伝達特性の評価を行った。試験体構造は、直接M10ネジ穴(スクリュウ構造)を加工したCu-Cr-Zrのヒートシンクに無酸素銅(OFHC)間挿材を挟み、CFCタイルと一体で銀ロウ付けしたものである。熱負荷試験条件は、1MW/m~13MW/mで、それぞれ30秒間入射を行った。また、冷却水の流速は、4m/s(0.93MPa),5.6m/s(0.88MPa),8m/s(0.74MPa)と変化させた。試験体に取り付けた熱電対の温度とFEMの解析結果とを比較することにより、スクリュウ管の熱伝達係数を評価した。解析に用いた熱伝達係数は、評価式の確立した平滑管の2倍,3倍,4倍とした。その結果、上記3つの冷却条件において、スクリュウ管の熱伝達係数は、平滑管の約3倍となることがわかった。これは、スクリュウ管の1.5倍に相当する。熱サイクル試験では、10MW/m
15秒,1400回の照射においても熱電対の温度変化に異常は見られず、ロウ付け部の損傷もなかった。
石原 正博; 小嶋 崇夫; 星屋 泰二
Proceedings of International Conference on Carbon in 2002 (Carbon2002) (CD-ROM), 6 Pages, 2002/00
2次元織りの炭素繊維強化炭素マトリックス複合材料(C/Cコンポジット)について、曲げ破壊特性を実験及び解析的に検討した。実験では、C/Cコンポジットの基本的な破壊様式を明らかとするために、曲げ試験及び試験後の破面観察を行った。破面観察の結果、引張り破壊様式,圧縮破壊様式及びせん断破壊様式の3種類の基本的な破壊様式が認められた。そこで、これら基本的な破壊様式が競合して強度が発現されるとした競合リスク理論を用いて曲げ破壊の解析的検討を行った。競合リスク理論に用いるパラメータは別途実施した実験により定め、曲げ強度の予測を試みた。その結果、曲げ強度が競合リスク理論により良く予測できることが明らかとなり、本理論により、より一般的な応力勾配下の強度予測が可能であることがわかった。さらに、本理論と有限要素法とを組み合わせることにより、任意形状をした構造体の強度予測を可能とする予測モデルの提案を行った。
大島 明博; 宇田川 昂; 森田 洋右
Radiation Physics and Chemistry, 60(4-5), p.467 - 471, 2001/03
被引用回数：12 パーセンタイル：64.73(Chemistry, Physical)連続した炭素繊維の織布を強化繊維として複合化したポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を高温(335
)酸素不在下(アルゴンガス中)で電子線照射を行い、架橋させた。得られた繊維強化架橋PTFE複合材料の積層体は、従来の短繊維充填PTFE材(充填材5~20wt%)に比べ、曲げ強度などの機械特性は大幅に改善され、しかも摩擦摩耗特性については、PTFE樹脂単体の場合に比べ数千倍、架橋PTFE樹脂及び未架橋の短繊維充填材に比べ5倍改善された材料特性を示した。
大島 明博; 宇田川 昂; 森田 洋右
Radiation Physics and Chemistry, 60(1-2), p.95 - 100, 2001/01
被引用回数：8 パーセンタイル：52.36(Chemistry, Physical)本報告は、放射線プロセスによる炭素繊維強化ポリテトラフルオロエチレンの開発について述べたものである。連続した炭素繊維を強化繊維とし、ポリテトラフルオロエチレンが均一に分散した系で含浸させた後、350で焼成した一方向のプリフォームを準備した。用意したプリフォームをArガス中で高温電子線照射を行うことで、マトリクスを架橋させて、複合材料を得た。得られた材料の諸特性を評価した結果、曲げ強度370MPa、曲げ弾性率64GPa、耐放射線性12MGyの良好な値を示した。したがって、放射線環境下で使用可能な、フッ素系複合材料を開発できた。
大島 明博; 宇田川 昂; 森田 洋右
Proceedings of International Symposium on Prospect for Application of Radiation towards the 21st Century, p.83 - 84, 2000/00
放射線架橋ポリテトラフルオロエチレン(RX-PTFE)を繊維強化複合材料の母材とする材料を試作し、その特性を評価した。基材繊維には、東レのT-300炭素繊維の平織りの織物を用いた。得られた炭素繊維強化RX-PTFEの三点曲げ強度ならびに弾性率は、それぞれ138MPa,28.4GPaであった。
大島 明博*; 宇田川 昂; 森田 洋右
Conference Proceeding RadTech Asia'99, p.507 - 512, 1999/08
テフロンの商品名で知られるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を繊維強化複合材料のマトリクスとするFRPの開発を行った。連続した炭素繊維を強化繊維として、PTFE分散媒で含浸した。その後、350Cで焼成しプリフォームを作った。プリフォームをHeガス・340Cで電子線照射し、複合材料を得た。得られた試料について曲げ試験を実施した結果、曲げ強度で350MPa、曲げ弾性率で55GPaの材料が得られた。PTFEの放射線架橋反応を利用することで、従来、製造することができなかったフッ素系のFRPが得られることが明らかになった。
奥 達雄*; 車田 亮*; McEnaney, B.*; Burchell, T. D.*; 石原 正博; 林 君夫; 馬場 信一; 相原 純
Proceedings of 1st World Conference of Carbon (EUROCARBON 2000), 1, p.947 - 947, 1999/07
高温工学に関する先端的基礎研究の一環として、イオン照射による微細組織変化とバルク的性質との関係を実験的に検討することを目的として、微細構造の異なる炭素繊維を用いたイオン照射試験を行った。炭素繊維はPAN系、ピッチ系及びメスフェーズ系の3種類で、Cイオン及びArイオンをそれぞれ100MeV,175MeVのエネルギーで8.510
(個/cm),210
(個/cm)の量照射した。照射後、SEM観察により繊維断面積の変化を調べるとともに、繊維の引張強度及びヤング率を測定した。その結果、繊維断面積はイオン照射により25%から80%の増加が認められ、繊維断面方向に黒鉛結晶のc軸方向が選択的に配向していることから、イオン照射によるC原子の積層方向へのはじき出しによるものと結論つけられた。また、強度、ヤング率については減少する傾向を示し、照射損傷の観点からはメスフェーズ系の繊維が耐照射損傷性に優れていることが示唆された。
鈴木 哲; 鈴木 隆之*; 荒木 政則; 中村 和幸; 秋場 真人
Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.318 - 322, 1998/00
被引用回数：8 パーセンタイル：57.28(Materials Science, Multidisciplinary)核融合実験炉用ダイバータ板模擬試験体の高熱負荷実験について報告する。試験体は表面材料に高熱伝導率をもつCFC材料を使用し、冷却管には疲労強度が高く、接合性にも優れたアルミナ分散強化銅製の2重管を使用している。本試験体、並びに比較のための純銅製冷却管をもつ試験体に対して定常熱負荷(20MW/m)をくり返し与え、熱疲労強度を評価する実験を行った。その結果、純銅製冷却管をもつ試験体は約400サイクルで冷却管が疲労により破損した。一方、アルミナ分散強化銅製冷却管をもつ試験体は顕著な疲労損傷を受けることなく1000サイクルの負荷に耐えることを実証し、本冷却管の疲労強度における優位性を示した。
藤井 貴美夫; 山田 禮司
Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.1953 - 1959, 1998/00
被引用回数：8 パーセンタイル：57.28(Materials Science, Multidisciplinary)炭素/炭素繊維複合材料は、核的性質、高温特性に優れ、核融合炉の第一壁を始めとして多くの分野で有力な候補材料として注目されている。一方高温の酸化性雰囲気あるいは、プラズマ状水素雰囲気中において反応性が高い欠点を有している。C-C材の耐反応性を向上させるため炭化ケイ素(SiC)を材料表面にCVD被覆することが考えられる。しかし基材との熱膨張係数の違いによって被覆が剥離することが懸念される。そこで熱応力を緩和するため、C-C材の表面から内部に向かってSiCの濃度(傾斜)勾配を持つ1D、フェルト系C-C材を基材としたSiC傾斜組成材料を創製し耐熱衝撃性を評価した。結果は次の通りである。(1)熱膨張係数の異方性の強いC-C材では、SiCの熱膨張係数より極端に小さい値を有する繊維、フェルト方向に対し、直角方向に被覆層にクラックを生ずる。(2)クラッキングの主原因は繊維部分がSiCを形成しにくいためと考えられる。
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,2500C)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。
中村 和幸; 長瀬 昭仁*; 大楽 正幸; 秋場 真人; 荒木 政則; 奥村 義和
Journal of Nuclear Materials, 220-222, p.890 - 894, 1995/00
被引用回数：19 パーセンタイル：84.39(Materials Science, Multidisciplinary)50~100eVのエネルギー領域において、従来よりも10倍程度高い粒子束を有するイオン照射装置を開発し、それを用いてJT-60U等の大型トカマク装置で使用されている炭素基盤材料のスパッタリング収率を測定した。照射イオン種は水素、重水素およびヘリウム、加速電圧は150~450V(50~150eVのエネルギーに相当)、粒子束は最大で10
/m/sである。スパッタリング収率測定用試料は、一次元及び二次元の炭素せん維強化複合材、等方性黒鉛、再付着炭素層、ほう化炭素である。実験の結果、1.210
/mまでフルエンス依存性の見られないこと、50~150eVの範囲で穏やかなエネルギー依存性のあること、試料によって2倍程度のスパッタリング収率の違いがあること等が明らかとなった。
S)に対する活性炭素繊維フィルタの捕集効率の評価法神永 博史; 梶本 与一; 大貫 孝哉; 遠藤 章; 池沢 芳夫
保健物理, 29, p.189 - 194, 1994/00
RI製造施設で製造されている放射性硫黄(
S)の製造廃液を貯留しているタンク内の空気中にSによる比較的高いレベルの汚染が発生し、排気筒から放出された。Sの化学形はガスクロマトグラフ分析の結果、硫化水素(H
S)であった。HSガスの放射能濃度は活性炭素繊維フィルタで捕集し、評価しているが、フィルタの捕集効率が未知であった。このためHSガスに対し捕集放射能のフィルタ内での分布に関する仮定とS-
線の自己吸収を仮定し、1枚のフィルタだけで、その後面と前面の計数率の比を指標として捕集効率を評価する方法を開発した。さらに、HSガスの捕集・実測実験によりフィルタの捕集効率を求め、捕集効率評価方法の妥当性について検討した。また、脱着率に関する測定実験結果について報告する。
佐藤 和義; 秋場 真人; 荒木 政則; 鈴木 哲; 横山 堅二; I.Smid*; A.Cardella*; R.Duwe*; E.D.Pietro*
JAERI-M 93-058, 22 Pages, 1993/03
原研では、ITERの実現を目指すうえで最重要課題の一つであるダイバータ板の開発を現在精力的に進めている。本報では、日欧協力の一環として行ったNETモノブロック型ダイバータ模擬試験体の原研のJEBISにおける加熱試験結果及び熱解析結果を報告する。試験は、最大熱負荷23MW/mまでのスクリーニング試験と定常熱負荷18MW/mの熱サイクル試験を行った。スクリーニング試験の結果、アーマタイル表面には昇華による損耗が認められたが、き裂等の損傷はなかった。また熱サイクル試験の結果、照射後のアーマタイル表面にき裂等の損傷は認められなかった。しかし、サイクル数が600回を越えたあたりで模擬試験体の冷却時定数が漸増する現象が認められた。これは、模擬試験体接合面に欠陥等が発生した可能性があると判断される。
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。
加藤 正平; 箕輪 雄資; 村田 幹生; 原田 康典; 石崎 信男*
保健物理, 21, p.9 - 15, 1986/00
空気中の放射性ヨウ素モニタリング用活性炭繊維フィルタの開発のため、表面積、細孔径などの異なる数種類の活性炭素繊維についてヨウ化メチル捕集特性を調べた。そして、これらの結果をもとに6wt%TEDA添着活性炭繊維を用いた外径60mm、厚さ4mmのヨウ素モニタリング用フィルタを試作した。これは外力に対して強く活性炭素繊維の飛散がない。通気抵抗は従来の活性炭含浸濾紙の1/14であり、ヨウ化メチル捕集効率は湿度90%、流量率50l/min、60min捕集した場合、68%で、これは活性炭含浸濾紙の約7倍である。さらに、施設排気の放射性モニタリングに適用して、その有用性を実証した。
