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compoundsFrazer, D.*; Saleh, T. A.*; 松本 卓; 廣岡 瞬; 加藤 正人; McClellan, K.*; White, J. T.*
Nuclear Engineering and Design, 423, p.113136_1 - 113136_7, 2024/07
ナノインデンテーション法では、微小な試験片を用いてヤング率,硬度及びクリープ強度といった機械物性を評価することが可能である。本研究ではMOX燃料の代替物質として(U,Ce)Oを用いて、高温ナノインデンテーション試験を実施した。試料のCe含有率は0.1、0.2及び0.3mol%とし、温度は800
Cまでの測定を行い、ヤング率、硬度及びクリープ強度の評価を行った。温度の上昇に伴い、ヤング率は線形的に低下し、硬度は指数関数的に低下する結果が得られた。また、800Cにおいては、応力指数n=4.7
6.9のクリープ変形が得られた。
Kim, G.*; Im, S.*; Jee, H.*; Suh, H.*; Cho, S.*; 兼松 学*; 諸岡 聡; 小山 拓*; 西尾 悠平*; 町田 晃彦*; et al.
Cement and Concrete Research, 159, p.106869_1 - 106869_17, 2022/09
被引用回数：18 パーセンタイル：91.76(Construction & Building Technology)This study explored the effect of M-S-H formation on the local atomic arrangements and mechanical properties of C-S-H. The elastic moduli of the samples were calculated using shifted atomic distances (r) and d-spacings (d) acquired by applying an external load on the pastes during X-ray scattering experiments. The experimental results indicated that the crystal structure of C-S-H remained intact with MgCl addition. At the highest Mg/Si ratio (Ca/Si = 0.6, Mg/Si = 0.2), change in the dominant phase occurred from C-S-H to M-S-H because the low pH environment hindered the formation of C-S-H and facilitated the formation of M-S-H. The elastic modulus decreased with increasing Mg/Si ratio up to 0.1 owing to both C-S-H destabilization and low M-S-H content in the samples. Conversely, the elastic modulus increased in the paste synthesized with the highest Mg/Si ratio because considerable M-S-H had formed, which exhibited a higher elastic modulus than C-S-H.
廣岡 瞬; 加藤 正人
Journal of Nuclear Science and Technology, 55(3), p.356 - 362, 2018/03
被引用回数：8 パーセンタイル：62.29(Nuclear Science & Technology)密度, O/MおよびPu含有率をパラメータとして、MOXの音速測定を行った。これらのパラメータの影響はそれぞれ一次関数でよくフィッティングすることができ、MOXの音速を評価するフィッティング式が得られた。得られた音速のデータから機械物性が評価され、例として、密度低下によりヤング率は急激に低下する結果が得られた。また、過去に報告されている熱膨張のデータを用いることにより、ヤング率の温度依存性を評価した。温度上昇によりヤング率が低下し、文献値とよく一致する結果が得られた。
廣岡 瞬; 加藤 正人
Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Next Generation Nuclear Systems for Sustainable Development (FR-17) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2017/06
空隙率、酸素金属比(O/M)及びPu含有率をパラメータとしてMOXペレット中の音速測定を行った。空隙率は最も重要な因子であり、O/MやPuがヤング率に与えうる影響は20GPa程度であるが、空隙率が20%増加するとヤング率は100GPaも低下することが明らかとなった。取得した音速のデータと、デバイモデル及び熱膨張の文献データを用いることにより、ヤング率の温度依存性及び比熱の評価を行った。高温になるほどヤング率が低下する傾向に関して文献データとよい一致を示す結果が得られ、また、比熱に関してもショットキー項と高温項を考慮することで文献データとよく一致する結果が得られた。
星野 貴紀; 北垣 徹; 矢野 公彦; 岡村 信生; 小原 浩史*; 深澤 哲生*; 小泉 健治
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 6 Pages, 2015/05
In the decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F), safe and steady defueling work is requested. Before the defueling in 1F, it is necessary to evaluate fuel debris for properties related to the defueling procedure and technology. It is speculated that uranium and zirconium oxide solid solution is one of the major materials of fuel debris in 1F, according to TMI-2 accident experience and the results of past severe accident studies. In this report, mechanical properties of uranium and zirconium oxide solid solution evaluated in the ZrO content range from 10% to 65%.
芹澤 弘幸; 菊地 啓修; 岩井 孝; 荒井 康夫; 黒澤 誠; 三村 英明; 阿部 治郎
JAERI-Tech 2005-039, 23 Pages, 2005/07
JAERI-Tech-2005-039.pdf:2.89MB
プルトニウム等超ウラン元素を含むセラミックス燃料及び合金燃料の高温における機械的性質に関する研究を実施するため、高温音速弾性率測定装置及び円筒形試料成型機並びに高温音速弾性率測定装置格納用グローブボックス(711-DGB)を製作した。セラミックス試料の加工を前提とした円筒形試料成型機は、大洗研究所燃料研究棟101号室既設のグローブボックス(142-D)内に設置した。高温音速弾性率測定装置は、超音波センサ,加熱装置,循環式冷却装置,空冷用エアーコンプレッサ,真空排気系及びガス供給系並びに制御用コンピュータから構成され、超音波のパルサ/レシーバー及びアンプは、制御用コンピューターに内蔵されている。グローブボックス内に敷設するため市販品を改造し、超ウラン元素化合物の使用を前提として、試料の小型化を検討するとともに安全機構を付加した。高温音速弾性率測定装置の最高使用温度は、1500Cである。装置本体及びグローブボックスは、それぞれ装置の性能及び安全性試験を実施した。
柴田 大受; 石原 正博
Proceedings of International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003 (ATEM '03) (CD-ROM), 5 Pages, 2003/09
酸化損傷は黒鉛材料の巨視的な特性を悪化させる一つの要因として考えられている。特に高温ガス炉への応用においては、黒鉛内部の酸化劣化状態を予測し、ヤング率等の機械的特性を把握することが重要である。そこで、内部酸化状態及びこれに起因するヤング率等の評価のための基礎的な検討を行い、超音波伝播特性を考慮した新たな評価モデルを提案した。提案モデルは結晶粒の方向依存や気孔形状等を確率論的に取り扱うものである。本モデルからは超音波の波高値,減衰特性等とともに音速が得られる。そこで、超音波の音速からヤング率を評価し、実測値との比較検討を行いモデルの妥当性について検討したところ、微粒等方性黒鉛及び粗粒異方性黒鉛についてヤング率の気孔率依存性が実測値と予測値でよく一致した。すなわち、本モデルが黒鉛材料に適用性できることが明らかとなった。
柴田 大受; 石原 正博
Transactions of 17th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-17) (CD-ROM), 8 Pages, 2003/08
高温ガス炉の炉内黒鉛構造物は、酸化や中性子照射などにより機械的特性が徐々に変化するため、供用期間中にその健全性を確認する必要がある。酸化による機械的特性の低下は黒鉛内部の気孔の状態に依存するので、結晶粒や気孔などの微細構造に基づいた多結晶体中の超音波伝播解析モデルを用いれば、非破壊的な機械的特性評価が可能になる。一方、このモデルを炉内の黒鉛に適用するには、中性子照射の効果を考慮する必要がある。そこで、新たに中性子照射の効果を考慮した超音波伝播モデルを開発し、HTTRで使用されているIG-110黒鉛のヤング率について、その適用性を検討した。その結果、炉内黒鉛構造物の機械的特性の評価にこの解析モデルを適用できる見通しを得た。
柴田 大受; 石原 正博
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 8 Pages, 2001/08
黒鉛は酸化により機械的特性が低下するため、高温ガス炉の炉内黒鉛構造物は供用期間中検査においてその健全性を確認する必要がある。酸化による機械的特性の低下は黒鉛内部の気孔状態に依存するので、気孔状態の変化から機械的特性を評価するため、多孔質セラミックス中の気孔と超音波との衝突過程に基づく超音波伝播モデルの酸化黒鉛への適用性について検討した。この超音波伝播モデルを用いて、酸化の進行に伴う黒鉛のヤング率の低下について調べ、酸化に伴う黒鉛内部の気孔状態の変化として気孔寸法、気孔率に加えて気孔形状の変化が解析上重要な因子の一つであることを示した。その結果、酸化による黒鉛の機械的特性の低下の評価にこの解析モデルを適用できる見通しを得た。
小嶋 崇夫; 橘 幸男; 藤本 望; 石原 正博
Proceedings of 8th Annual International Conference on Composites Engineering (ICCE/8), p.479 - 480, 2001/00
高温ガス炉制御棒被覆管用C/Cコンポジット材料の候補材として、層間強度の異なる2種類の積層型炭素繊維複合材料、フェノール含浸処理を施したCX-2702G及びピッチ含浸処理を施したCX-270Gの引張試験,圧縮試験,曲げ試験及び層間せん断試験を行い、機械的特性を調べた。その結果、層間強度の高いCX-270GがCX-2702Gよりも機械的強度が優れていることが明らかになった。また、曲げ試験では引張,圧縮,層間せん断の3種類の破壊モードが混在する破壊様式であることがわかった。そこで、引張試験、圧縮試験及び層間せん断試験によって得られた強度データから曲げ強度を競合リスクモデルにより検討した。本検討により、引張強度,圧縮強度及び層間せん断強度から曲げ強度を精度良く予測することができた。
柴田 大受; 石原 正博; 高橋 常夫*; 本橋 嘉信*
Proceedings of Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '01(APCFS '01) and International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics '01 (ATEM '01), p.894 - 898, 2001/00
高温工学試験研究炉(HTTR)を用いた高温工学に関する先端的基礎研究の一環として、超塑性セラミックス材料に関する高温照射試験研究が計画されている。まず非照射状態での特性を調べるため、3mol%のイットリアで安定化した正方晶ジルコニア多結晶体(3Y-TZP)について、超塑性変形に伴う微小領域の動的硬さ及びヤング率の変化を微小押し込み試験により評価した。また、結晶状態の変化をSEMにより観察した。その結果、超塑性変形による平均結晶粒径の増加に伴い、微小領域の動的硬さ及びヤング率が低下することを明らかにした。この低下の原因を確率論的手法により検討し、結晶の相状態の変化が動的硬さの低下の重要な因子であり、またヤング率の低下には変形に伴うキャビティ生成が重要な因子であることを示した。
石原 正博; 柴田 大受; 馬場 信一; 星屋 泰二; Wan, C.*; 本橋 嘉信*
Proceedings of OECD/NEA 2nd Information Exchange Meeting on Basic Studies in the Field of High-temperature Engineering, p.113 - 124, 2001/00
高温工学に関する先端的基礎研究として大学との共同研究として進めている超塑性セラミックスに関するHTTRを用いた高温照射試験の現状について、超塑性ジルコニアセラミックスの炉外試験の結果を中心に、以下の2つについてまとめたものである。(1)超塑性変形の与える熱物性への影響,(2)超塑性変形の与える機械力学的物性への影響。熱物性への影響では、超塑性変形後の比熱の変化について得られた実測データから、約5%程度の変形では影響が表れないことを示した。また、機械力学的物性への影響では微小硬さ計を用いたダイナミック硬さ及びヤング率測定結果が、超塑性変形による結晶粒の成長や変形による相変化の影響を受けることを述べた。
石原 正博; 柴田 大受; 高橋 常夫*; 馬場 信一; 星屋 泰二
Proceedings of OECD/NEA 2nd Information Exchange Meeting on Basic Studies in the Field of High-temperature Engineering, p.225 - 241, 2001/00
高温工学に関する先端的基礎研究として進めている黒鉛材料を中心としたHTTRを用いた高温照射試験の現状について、(1)微細構造を考慮した破壊モデルの開発,及び,(2)気孔と超音波の相互干渉効果を考慮したヤング率の予測法に関してまとめたものである。破壊モデルの開発では、引張強度,強度の確率分布さらには曲げ強度について、微細構造と強度特性の関連性を述べた。また、ヤング率の予測法では、ヤング率に及ぼす酸化の影響について実測値及びモデルによる予測値の比較について述べた。
橘 幸男; 小嶋 崇夫; 塙 悟史; 石原 正博
Proceedings of 7th Annual International Conference on Composites Engineering (ICCE-7), p.841 - 842, 2000/00
将来高温ガス炉制御棒用C/Cコンポジット材料の候補材である東洋炭素(株)製CX-2702Gの室温での引張試験、圧縮試験及び曲げ試験を実施し強度特性を調べた。本材料は、引張強さ
曲げ強さ圧縮強さの傾向を示し、曲げ強さは圧縮強さにより支配されている。圧縮強さは曲げ強さの6割程度であるが、この差異はワイブル係数を用いた確率論的評価を行うことで説明することができた。また、本材料の引張強さ及び圧縮強さのワイブル係数は両者ともに約11であり、構造強度に及ぼす寸法効果について考慮する必要があることを示した。
ssbauer isomer shifts of 
Cs-impurity atoms implanted into metallic matrices村松 久和*; 吉川 広輔*; 石井 寛子*; 田中 栄司*; 三浦 太一*; 渡辺 智; 小泉 光生; 長 明彦; 関根 俊明
JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.211 - 213, 1999/10
金属中にイオン注入されたXeはCsに
崩壊し、Csはメスバウア核種であってメスバウアスペクトルにCsが置かれた状態を反映するアイソマーシフトが観測される。われわれはアイソマーシフトの大きさとホスト金属の物理的・化学的性質との関係を明らかにするために各種金属にXeをイオン注入、液体ヘリウム温度でメスバウアスペクトルを測定した。これまでにわれわれが得たAl,V,Cr,Co,Ni,Cu,Mo,Rh,W及びTi,Zn,Ta,Re,Irに関する文献値から、ホスト金属の体積弾性率との相関と同時に、最外殻電子数との相関が示唆された。
石原 正博; 馬場 信一; 相原 純; 林 君夫; 荒井 長利; 石野 栞*
Proceedings of 1st Information Exchange Meeting on Basic Studies on High-Temperature Engineering, p.299 - 308, 1999/09
HTTRを用いた高温工学に関する先端的基礎研究の一つとして、耐熱セラミックス複合材料の熱・機械的特性に及ぼす照射損傷効果に関する研究を進めている。このうち、機械的強度に及ぼす照射損傷効果を検討するために、気孔、結晶粒及びそれらの分布を考慮した確率論的な強度モデルを開発し、これが黒鉛及び炭化珪素の強度を良く説明できることを明らかとしてきた。そこで、この強度モデルにセラミックス特有の表面及び内部に存在する欠陥に起因する破壊様式を取り込むために、イオン照射により表面近傍の欠陥を変化させた試験を実施し、表面欠陥を変化させた場合の曲げ強度の変化を実験及び解析的に検討した。また、イオン照射により損傷を与えた領域の動的微小硬度を測定したところ、軟化の傾向が認められた。本報告は、今までに得られたこれらの成果について述べるものである。
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。
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。
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：39 パーセンタイル：80.94(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。
大島 明博*; 池田 重利*; 瀬口 忠男; 田畑 米穂*
Radiation Physics and Chemistry, 50(5), p.519 - 522, 1997/00
被引用回数：26 パーセンタイル：86.38(Chemistry, Physical)エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)における放射線誘起反応に及ぼす温度の影響を考察した。弾性率と降伏点強度は線量とともに増大した。その現象は特に融点以上での照射の場合顕著であった。結晶化熱量についても融点付近での照射による変化は他の温度に比べきわめて大きいことがわかった。また、ETFEの250nm付近の光吸収バンドは照射温度の増加に伴い長波長側に移動した。その結果、架橋と共役二重結合は広い温度領域でおき、それらの反応は、温度の増加によって加速される。
