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浪江 将成; 斉藤 淳一
Computational Materials Science, 239, p.112963_1 - 112963_7, 2024/04
Atomic interactions at the interface involving iron, iron fluorides (iron (II) fluoride and iron (III) fluoride), and sodium were investigated using first-principles calculations. The wettability with liquid sodium was subsequently examined, focusing on the calculated atomic interactions. From a covalent bonding perspective, iron (II) fluoride exhibited weaker bonds between neighboring atoms in the substrate material than iron (III) fluoride. However, it exhibited relatively strong bonds between the substrate material and sodium atoms. In contrast, iron (III) fluoride had stronger bonds between neighboring atoms in the substrate material, with weaker bonds between the substrate material and sodium atoms. Additionally, in terms of ionic bonding, the contact of the sodium atom with the substrate material increased the charge transfer of the substrate material atom, correlating with the oxidation number of iron. Iron (III) fluoride exhibited the most substantial charge transfer among the substrate materials. The charge transfer from the sodium atom to the atom in contact with it was approximately 2.5 times that of iron. This result underscores the change in electronic states induced by the iron or iron fluoride interface, potentially influencing the wettability between the material surface and liquid sodium.
斉藤 淳一; 小林 洋平*; 澁谷 秀雄*
Materials Transactions, 62(10), p.1524 - 1532, 2021/10
被引用回数：5 パーセンタイル：41.35(Materials Science, Multidisciplinary)高速炉の冷却材である液体ナトリウムの新規技術の創出の一環として、液体ナトリウムの濡れ性制御の研究開発を実施しており、本発表はその基礎的研究として、純金属の液体ナトリウムと液体錫の濡れ性を接触角により評価した。また、界面の原子間相互作用を界面クラスターモデルを用いて分子軌道法により理論計算した。その結果、界面の原子間結合力と濡れ性には相関があることが明らかになった。この知見は今後、ナトリウム濡れ性を制御するうえで、重要な情報となる。
斉藤 淳一; 小林 洋平*; 澁谷 秀雄*
日本金属学会誌, 85(3), p.110 - 119, 2021/03
被引用回数：1 パーセンタイル：8.06(Metallurgy & Metallurgical Engineering)Wettability of pure transition metals with liquid sodium or liquid tin has been evaluated using a contact angle droplet method. Titanium, iron, nickel, copper and molybdenum pure metals were selected as specimens in this experiment. All experiments were carried out in high purity argon gas and extremely low moisture to avoid influence of oxygen to liquid metal. Measurement temperature was set just above the melting temperature of each liquid metal. As a result, for both liquid sodium and liquid tin, the measured contact angle changed depending on the atomic number of substrate metals. An electronic structure of the interface between liquid metal and substrate metal was calculated by the molecular orbital method. Simple cluster models of the interface between liquid metal and substrate transition metals were used in this calculation. It was found that the calculation results well express an electronic state of interface. The atomic bonding between liquid metal atom and substrate metal atom changed depending on the kind of substrate metal. Also, the atomic bonding between substrate metal atoms changed similarly. It became clear that there was a reasonable relationship between an atomic bonding ratio and the contact angle. It clearly suggested the atomic bonding affected wettability between liquid metal and substrate metal. The atomic bonding was obtained as one of indications to reveal the wettability by transition metals with liquid metals.
越塚 誠一*; 向原 民*; 岡野 靖; 飯田 将雄*; 山口 彰
JNC TY9400 2000-012, 91 Pages, 2000/03
JNC-TY9400-2000-012.pdf:2.82MB
液体ナトリウムの漏洩燃焼挙動の解析には、ナトリウム液滴やナトリウムプールの燃焼、床に落下したナトリウムの広がり、燃焼生成物の堆積など、様々な現象を複合して解析する必要がある。特に、床ライナーの温度分布の評価には、落下したナトリウムがどのように広がるかが重要である。核燃料サイクル開発機構では、こうした複雑な液体ナトリウム漏洩燃焼挙動解析のため、粒子法による計算コードを開発している。粒子による熱流動解析手法は東京大学において本研究者らによって開発されたもので、従来の差分法などと比較して、流体の分裂・合体や堆積・凝固を容易に扱うことが可能である。本研究では、ナトリウムの凝固や燃焼生成物の堆積挙動を解析するため、固相の粒子計算モデルの開発、これを利用した凝固・堆積の粒子計算モデルの開発、表面張力の粒子計算モデルの開発をおこなった。固相の解析のため、ヤング率とポアッソン比で記述される弾性体の運動を、粒子間相互作用で計算するモデルを新たに開発した。この方法では、従来の有限要素法での要素分割の必要がないので、弾性体の大変形のみならず、破壊なども容易に解析できる。特に粒子に回転の自由度を持たせたことで、角運動量の保存性が得られた。弾性体に正弦波状の変位を与え本計算モデルを適用したところ、応力分布や圧力分布は解析解と良く一致した。凝固を伴う熱流動解析法として、熱流動をこれまでの粒子法(MPS法)で、凝固した後の固相を弾性体として解析するモデルを開発した。初期に幅10cm高さ20cmの2次元矩形状液体ナトリウムの、厚さ1cm長さ1mのステンレス板上での広がり挙動を、本手法を用いて計算した。仮にナトリウムおよびステンレスの熱伝導率や粘性を実際よりも大きな値を用いると、先端が凝固することにより、ナトリウムの広がりが抑制されるという結果が得られた。なお、本計算モデルは燃焼生成物の堆積挙動にも適用できる。表面張力の効果を取り入れるため、その粒子計算モデルを開発した。液面形状を描かずに粒子数密度から曲率など必要な微分幾何の諸量を計算するアルゴリズムとし、流体が分裂や合体をする場合にも適用できるようにした。エタノール液滴の振動の計算をおこない、従来のVOF法による結果と良い一致を得、モデルが妥当であることを示した。さらに、表面張力が卓越する場合の流体の広がり挙動を解析し、広がった流体が複数の液滴
古川 和男
材料科学, 9(3), p.141 - 149, 1972/06
純金属液体は,一般単軍原子液体であるから熱分解や放射線損傷を考える必要がなく,また液体温度範囲が広く(Naは融点98°,沸点883
)熱伝導がすぐれているために,原子力技術開発の大きな担い手となりつつある.その中でも最もすぐれたものが液体ナトリウムであろうが,その理由は700以下でステンレス鋼を容器材料として使用できることに恥大きく依存している.これ以外の構造材料をも考慮に入れうるので,たとえば開発中の高速中性子増殖炉のみでなく,各種の高温炉の一次または二次冷却系,直接発電装置,核融合炉その他へとその応用範囲を拡げてゆける可能性があり,その技術的基礎固めが強く望まれている.
古川 和男
電気学会, 90(6), p.34 - 107, 1970/00
液体ナトリウムがすぐれた熱媒体であることは古くから知られていたことである。戦前から高温部品の冷却用に使用されていて,日本でも戦争中に航空機エンジンのバルブヘッドに封じ込まれていたことを知っている方々もあろう。しかし,大規模の熱輸送を目的とした開発が始められたのは戦後である。新しい強力な熱源である原子炉心(増殖炉の場合,炉心1l当たりの発熱量は400
1,000kW)から安定して熱を取り出すのに液体金属が最も魅力的なのはいうまでもない。
二瓶 勲; 吉川 和男*
腐食技術, 18(12), p.503 - 511, 1970/00
近年、Na冷却高速増殖炉の開発が各国で意欲的に進められている。これに伴い液体Naと材料との共存性の研究もまた次第に精細のどを加えてきているが、本稿では最も重要かつ大部分を占めるステンレス銅、特に18-8系ステンレス銅に関する最近の研究を中心に紹介を試みた。
安全工学協会ナトリウム防災研究委員会
JAERI 6019, 33 Pages, 1968/12
本報告は、高温ナトリウムの安全な取扱い指針をあたえるものとして作製されたものである。内容は、Naの物性および化学反応性;取扱法すなわち輸送、貯蔵、充?法等;ナトリウム施設の安全対策すなわち建屋、安全設計基準、事故対策、保守、修理法等;ナトリウム汚染機器洗浄法;火災対策;人体防護;事故例等が含まれている。なお、附録として危険物取扱法規の関連部分抜粋をのせてある。
古川 和男
原子力工業, 14(3), p.65 - 68, 1968/00
ナトリウム冷却高速増殖炉の開発には、世界各国とも多大の努力を傾注してきている。一方、日本も遅ればせながら動力炉・核燃料開発事業団の発足によりその本格的着手が始まった。この開発には多くの困難な問題があるが、液体ナトリウム技術開発における立ち遅れを打開することが重要なものの一つである。
古川 和男
原子力工業, 14(5), p.70 - 73, 1968/00
ナトリウム冷却高速増殖炉の開発には、世界各国とも多大の努力を傾注してきている。一方、日本も遅ればせながら動力炉・核燃料開発事業団の発足によりその本格的着手が始まった。この開発には多くの困難な問題があるが、液体ナトリウム技術開発における立ち遅れを打開することが重要なものの一つである。
古川 和男
原子力工業, 14(7), p.40 - 43, 1968/00
ナトリウム冷却高速増殖炉の開発には、世界各国とも多大の努力を傾注してきている。一方、日本も遅ればせながら動力炉・核燃料開発事業団の発足によりその本格的着手が始まった。この開発には多くの困難な問題があるが、液体ナトリウム技術開発における立ち遅れを打開することが重要なものの一つである。
古川 和男
原子力工業, 14(8), p.55 - 61, 1968/00
ナトリウム冷却高速増殖炉の開発には、世界各国とも多大の努力を傾注してきている。一方、日本も遅ればせながら動力炉・核燃料開発事業団の発足によりその本格的着手が始まった。この開発には多くの困難な問題があるが、液体ナトリウム技術開発における立ち遅れを打開することが重要なものの一つである。
古川 和男
原子力工業, 14(9), p.55 - 59, 1968/00
ナトリウム冷却高速増殖炉の開発には、世界各国とも多大の努力を傾注してきている。一方、日本も遅ればせながら動力炉・核燃料開発事業団の発足によりその本格的着手が始まった。この開発には多くの困難な問題があるが、液体ナトリウム技術開発における立ち遅れを打開することが重要なものの一つである。
古川 和男
原子力工業, 14(10), p.59 - 64, 1968/00
ナトリウム冷却高速増殖炉の開発には、世界各国とも多大の努力を傾注してきている。一方、日本も遅ればせながら動力炉・核燃料開発事業団の発足によりその本格的着手が始まった。この開発には多くの困難な問題があるが、液体ナトリウム技術開発における立ち遅れを打開することが重要なものの一つである。
古川 和男
原子力工業, 14(4), p.67 - 71, 1968/00
ナトリウム冷却高速増殖炉の開発には、世界各国とも多大の努力を傾注してきている。一方、日本も遅ればせながら動力炉・核燃料開発事業団の発足によりその本格的着手が始まった。この開発には多くの困難な問題があるが、液体ナトリウム技術開発における立ち遅れを打開することが重要なものの一つである。
古川 和男
原子力工業, 14(6), p.56 - 61, 1968/00
ナトリウム冷却高速増殖炉の開発には、世界各国とも多大の努力を傾注してきている。一方、日本も遅ればせながら動力炉・核燃料開発事業団の発足によりその本格的着手が始まった。この開発には多くの困難な問題があるが、液体ナトリウム技術開発における立ち遅れを打開することが重要なものの一つである。
古川 和男; 井口 八枝*
安全工業, 6(1), p.1 - 11, 1966/00
石炭・石油資源に乏しい日本は、原子カエネルギー利用に世界で最も強い関心をもっている。日本のエネルギー需要は1980年に石炭換算6億トン、2000年には15億トンと考えられるが、国内供給可能量は各20%、10%にすぎない。ウランによるとしても、熱中性子転換炉系では1億トン相当しか代置できず、必然的に高速中性子増殖発電炉に依存することとなろう。後者によれば、ウラン40~50トンが石炭1億トンに相当し、当分資源上の心配はないこととなる。
古川 和男
日本原子力学会誌, 6(8), p.474 - 475, 1964/00
こんな実情なので、ここでも折角の誌面をさいて一応高遠炉冷却材としてのNaの優越性などをかいつまんで説明しておきましょう。熱的に見て数百
Cで実用できる最良の冷却材であり、容易に1MW/l(炉心)の出力を処理でき、軽くて安価(数百円/kg)なものです。Naは勤続中でも特に電気的陰精度が小さく、特異な位置を占めるので、他金属との両立性が一般的に非常によい。
古川 和男
日本金属学会会報, 3(8), p.391 - 404, 1964/00
ここで述べようと思う液体Na技術は、4nineのしかも酸素。炭素などは場合により10ppm以下とレう高純度Naを数百C領域で冷却材に使おうとする技術である。それが、その化学的活性から考えてみてもいかに危険、かつ困難なものであるかは想像に難くない。しかもあらゆる付帯的技術開発が必要である。一方、水もなかなかよい熱伝達能をもち、その豊富な経験および技術開発があり(ワットの水蒸気機関発明から考えても200年)、原子炉冷却材としても、熟中性子炉では最も有用な冷却材の一つである。また、液体金属を使用する動力炉でも、現在のところ最終段階では水蒸気ループを使っている。
