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論文

Out-of-pile characterization of Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ coating as electrical insulator

中道 勝; 河村 弘

Fusion Engineering and Design, 58-59, p.719 - 723, 2001/11

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(01)00543-9
 被引用回数：11 パーセンタイル：61.93(Nuclear Science & Technology)

核融合炉においては、ブランケット部と支持構造部間を電気的に絶縁する必要がある。そのために、構造材であるステンレス鋼上に電気絶縁材としてのセラミックコーティング被膜を施工することが考えられており、電気絶縁性等の観点からセラミックコーティング被膜材としてAl$$_{2}$$O$$_{3}$$が候補材として挙げられている。ステンレス鋼母材上にAl$$_{2}$$O$$_{3}$$を施工する場合、母材とAl$$_{2}$$O$$_{3}$$との熱膨張差によりAl$$_{2}$$O$$_{3}$$被膜に剥離が発生する。このため、母材とAl$$_{2}$$O$$_{3}$$間にアンダーコーティング被膜を施工することを考案し、アンダーコーティング被膜材としては、熱膨張率がほぼ両者の中間であるSUS410及び80Ni-20Crの2種類を選定した。今回は、照射後特性評価に先立ち、炉外においてこれらアンダーコーティング被膜材がAl$$_{2}$$O$$_{3}$$被膜の基本的特性(耐熱衝撃性、密着力性、電気絶縁性及び耐機械的衝撃性)に及ぼす影響について調べた結果を報告するものである。

論文

Microstructural evolution of single crystalline Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ irradiated with single and triple-ion beams

片野 吉男; 中沢 哲也; 八巻 大樹; 野田 健治

Journal of Nuclear Materials, 233-237, p.1325 - 1331, 1996/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(96)00249-8
 被引用回数：7 パーセンタイル：54.39(Materials Science, Multidisciplinary)

酸化アルミニウム単結晶($$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$)に水素、ヘリウム及び酸素イオンを同時照射し照射欠陥集合体の分布を透過電子顕微鏡観察により入射面から深さ方向の関数として調べた。トリプルビーム照射を650$$^{circ}$$Cで行った試料のキャビティの生成・成長は、水素イオン照射及びヘリウムと酸素イオンのデュアルビーム照射した試料に比べ、キャビティの分布領域が狭くなることを見い出した。このことからトリプルビーム照射では、高密度の照射欠陥集合体の形成に伴い水素原子やヘリウム原子の移動が抑制されたものと考えられる。

論文

Effects of dual and triple beam irradiation with O, He and H-ions on damage structures in single crystal Al$$_{2}$$O$$_{3}$$

片野 吉男; 中沢 哲也; 八巻 大樹; 有賀 武夫; 北條 喜一; 野田 健治

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 116, p.230 - 234, 1996/00

https://doi.org/10.1016/0168-583X(96)00039-0
 被引用回数：3 パーセンタイル：37.8(Instruments & Instrumentation)

本研究では、高純度アルミナ単結晶へのO、He及びHイオンをデュアル及びトリプルビーム照射を行い、照射後の損傷組織を電子顕微鏡により断面観察した。さらに照射試料はホットルミネッセンス測定によって特性を調べた。デュアルビーム(1.3MeV O$$^{+}$$及び0.45MeV He$$^{+}$$、照射温度;932K)照射材では、大きさ10~20nmの格子間原子型転位ループ及び5nmの大きさのキャビーティが入射表面から深さ方向に1.2$$mu$$mまで分布した。一方1.3MeV O$$^{+}$$及び0.25MeV H$$^{+}$$、デュアルビーム照射では、照射欠陥集合体は観察されなかった。しかしホットルミネッセンス測定からFセンター形成に伴う励起光が観察された。この結果からO$$^{+}$$及びH$$^{+}$$イオン照射ではAl$$_{2}$$O$$_{3}$$中にO-Vacancy及びO-H基が生成しているものと解釈される。

論文

核融合炉材料への応用としての窒化ケイ素繊維の開発

瀬口 忠男; 岡村 清人*; 神村 誠二*

ニューセラミックス, 8(11), p.13 - 16, 1995/11

放射線利用により、ケイ素系高分子(ポリカルボシラン)繊維から窒化ケイ素繊維を合成した。この繊維は強度が2.5GPaで、耐熱性は1300$$^{circ}$$Cであり、電気絶縁性のきわめて高い材料である。この特徴を活かして、高温環境の電線ケーブルに応用した。可とう性があり、1000$$^{circ}$$Cの高温環境に十分耐えるので、核融合炉の電線として期待できる。

報告書

Trial fabrication and preliminary characterization of electrical insulator for liquid metal system

中道 勝; 河村 弘; 小山田 六郎

JAERI-Tech 95-009, 44 Pages, 1995/03

JAERI-Tech-95-009.pdf:2.89MB

液体金属ブランケット設計では、MHD圧損が大きな問題となっている。その解決策として、構造体への電気絶縁材としてのセラミックコーティング膜の施工が考えられている。セラミックコーティング膜としては、高電気絶縁性及び優れたリチウムとの共存性の観点からY$$_{2}$$O$$_{3}$$が候補として挙げられている。本報告書は、電気絶縁材としてのセラミックコーティング膜の試作及び予備特性評価についてまとめたものである。本試作及び予備特性評価の結果から、母材SUS316上にSUS410をアンダーコーティングし、その上に緻密化処理したY$$_{2}$$O$$_{3}$$の大気プラズマ溶射膜を施工することにより、耐熱衝撃性に優れたY$$_{2}$$O$$_{3}$$膜を施工できることが明らかになった。

論文

Low temperature tensile and fracture mechanical strength in mode I and II of fiber reinforced plastics following various irradiation conditions

K.Humer*; H.W.Weber*; E.K.Tschegg*; 江草 茂則; R.C.Birtcher*; H.Gerstenberg*; B.N.Goshchitskii*

Fusion Technology 1994, 0, p.973 - 976, 1995/00

核融合炉用超電導磁石の絶縁材料として有力な候補である繊維強化高分子(FRP)の機械特性に対する放射線損傷の影響を調べた。この試験プログラムでは、出来るだけ幅広いスペクトラムのFRPを網羅するため、マトリックス樹脂としてはエポキシ、ポリイミド、ビスマレイミドを選び、一方、補強材としてはE-、S-、及び、T-ガラス繊維の2次元及び3次元編みの補強材クロスを選び、種々のFRPに対する放射線照射効果を調べた。

論文

Trial fabrication and preliminary characterization of Y$$_{2}$$O$$_{3}$$ film as electrical insulator in liquid metal blanket

中道 勝; 河村 弘; 宮島 生欣*; 原田 良夫*; 斎藤 実

Fusion Technology 1994, Vol.2, 0, p.1217 - 1220, 1995/00

核融合ブランケット開発の一環として、電気絶縁材料であるセラミックコーティング膜の構造体への施工について検討を行っている。コーティング材としては、電気絶縁性及びリチウムとの両立性の観点からY$$_{2}$$O$$_{3}$$が有望視されている。今回は、Y$$_{2}$$O$$_{3}$$膜の試作結果について報告する。本試作では、case1)化学緻密化(CDC)法、case2)プラズマ溶射法、case3)プラズマ溶射膜に封孔処理、case4)SUS410アンダーコート上にプラズマ溶射膜を施工後に封孔処理の4つの施工法について行った。本試作の結果、case 4の施工法で耐熱衝撃性に優れた膜が施工できることが明らかになり、Y$$_{2}$$O$$_{3}$$膜施工に関して技術的な見通しを得ることができた。

論文

化学発光分析による絶縁材料の放射線・熱劣化の評価,第3報

八木 敏明; 森田 洋右; 瀬口 忠男; 池原 潤一郎*

電気学会誘電・絶縁材料研究会資料; DEI-94-90, 0, p.21 - 28, 1994/12

EPR、XLPE、PVC及びハイパロンについて、化学発光分析により放射線酸化後の熱酸化速度の温度依存性を調べた。放射線酸化で生成される過酸化物の分解で化学発光は増大するが、室温で長時間放置するか、真空中高温で短時間処理すると消滅する。この消滅の過程で材料の劣化は加速されないことがわかった。放射線酸化を行うとその後の熱酸化は加速されるが、試験した4種類の絶縁材料では高温から室温付近まで、熱酸化の活性化エネルギーが変わらず、55~60kJ/molの値を得た。

論文

Microstructural evolution in ion- and/or electron-irradiated single crystal Al$$_{2}$$O$$_{3}$$

片野 吉男; S.J.Zinkle*; 仲田 清智*; 菱沼 章道; 大野 英雄

Journal of Nuclear Materials, 212-215, p.1039 - 1045, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)90991-1
 被引用回数：9 パーセンタイル：63.31(Materials Science, Multidisciplinary)

$$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$の照射による組織安定性を調べる目的から、高純度Al$$_{2}$$O$$_{3}$$及び1.5wt%Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$添加Al$$_{2}$$O$$_{3}$$単結晶にO$$^{+}$$(330keV)、He$$^{+}$$(400keV)イオン並びに電子線(120keV)照射し、損傷組織の変化を電子顕微鏡観察により調べた。何れの試料もO$$^{+}$$イオンを1123Kで0.5dpaまで照射すると、照射欠陥集合体の転位やキャビティが生成するほか、再結晶粒が形成されY-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$相であることを明らかにした。一方、純Al$$_{2}$$O$$_{3}$$のHe$$^{+}$$イオン照射(1223K,0.7dpa)では、再結晶は認められなかった。この結果、再結晶粒の生成には照射粒子が関与する事を示した。O$$^{+}$$イオン照射による深さ方向の損傷分布では、損傷が0.8$$mu$$mの深さまで及び、損傷境界近傍に亀裂や亀裂の発生に伴う転位線が認められた。損傷分布の計算(TRIM85)結果よりも約2倍大きいことが明らかになった。これは損傷ピーク付近での照射欠陥の堆積により母相との間の歪が増大し、局部的な内部応力のエネルギー解放過程で亀裂が発生し、損傷領域を拡大したものと考えられる。

論文

化学発光分析による絶縁材料の放射線・熱劣化の評価

八木 敏明; 瀬口 忠男

DEI-92-114, p.63 - 71, 1992/12

電線・ケーブル絶縁材料の放射線と熱による複合劣化から寿命を推定するために、酸化劣化を高感度で検出できる化学発光分析法について検討した。エチレンプロピレンゴム(EPR)を用い、低温から高温までの広い温度域における酸化速度を調べるとともに、放射線照射による熱酸化の加速を解析した。酸素中で照射を行うと、試料の発光量は線量に依存して増大し、各温度での発光量はごく初期にピーク値をもつ曲線となる。一方、照射後真空中熱処理により照射中に蓄積した発光種を消滅させた場合には発光量は線量に依存するが経過時間に対しては一定の値を示す。この時の発光量は40$$^{circ}$$Cから140$$^{circ}$$Cの温度領域においてアレニウスの式に従い、その活性化エネルギーは58kJ/molの値を得た。この値は機械的特性の劣化より求めた均一酸化領域での値に対応していることが分かった。

論文

Effect of the type of radiation on the degradation behavior of polymer matrix composites

江草 茂則

Proceedings of the International Conference on Evolution in Beam Applications, p.763 - 767, 1992/00

核融合炉用超電導磁石の電気絶縁材料として使用される高分子複合材料の放射線劣化挙動を中性子照射と$$^{60}$$Co-$$gamma$$線照射とで比較した結果、同一の吸収線量に対する劣化の程度は中性子の方が$$gamma$$線よりも1.8-2.6倍も高いこと、複合材料内におけるエネルギー付与の微視的空間分布は$$gamma$$線照射では均一であるが中性子照射では不均一であること、さらに、中性子照射ではEガラス繊維中での$$^{10}$$B(n,$$alpha$$)$$^{7}$$Li反応により発生する$$alpha$$と$$^{7}$$Liの反跳粒子により複合材料の劣化が加速されることが明らかになった。これらの事実は、高分子複合材料の中性子照射効果を加速器からのイオンによりシミュレートすることはかなり難しいことを示している。従って、イオンによるシミュレーション照射は、高分子複合材料のマトリックスとして使用される樹脂単体に対して行なうのが賢明である。

論文

Radiation resistance of composite organic insulators at low temperatures

江草 茂則; 杉本 誠; 中嶋 秀夫; 吉田 清; 辻 博史

SMiRT 11 Transactions,Vol. L, p.301 - 306, 1991/08

核融合炉用超電導磁石中で使用される有機複合絶縁材料として有望なTGDDM/DDSのエポキシ母材の高分子複合材料に対して、その耐放射線性に及ぼす補強材の種類、試験片の厚み、放射線の種類、及び照射雰囲気等の影響について検討した。補強材の種類に関しては、ボロンを含むEガラス繊維でもボロンをほとんど含まないTガラス繊維でもその高分子複合材料の$$gamma$$線に対する耐放射線性はほとんど同じであることが分かった。この結果は、中性子照射を受ける核融合炉用超電導磁石では、Tガラス繊維の高分子複合材料を使用すべきであることを示している。実際の超電導磁石では、有機複合絶縁材料とステンレス鋼との界面における接着強度も重要な因子であるので、この界面強度の耐放射線性についても報告する。

論文

Polymer composites as magnet materials; Irradiation effects and degradation mechanism of mechanical properties

江草 茂則; 瀬口 忠男

Journal of Nuclear Materials, 179-181, p.1111 - 1114, 1991/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(91)90286-G
 被引用回数：3 パーセンタイル：40.77(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉用超電導磁石の構造材料および電気絶縁材料として使用される高分子複合材料に対し、$$^{60}$$Co-$$gamma$$線を照射したのち77kと室温で機械試験を行なった。その結果、曲げ強度の吸収線量依存性は、複合材料の種類(補強材繊維とマトリックス樹脂のくみ合わせ)のみならず試験温度にも依存し、一見極めて複雑である。しかし、複合材料の破壊ひずみとマトリックス樹脂の破壊ひずみとの間には明らかな相関関係が見出され、この事実から、複合材料の曲げ強度に対する耐放射線性はマトリックス樹脂の破壊ひずみに対する耐放射線性によって支配されることが結論される。一方、複合材料の層間せん断強度の吸収線量依存性は、補強繊維と試験温度にのみ依存し、マトリックス樹脂にはあまり依存しない。この事実は、層間せん断強度に対する耐放射線性は、複合材料中の繊維とマトリックスの界面強度の耐放射線性によって支配されることを示している。

論文

高分子複合材料の耐放射線性と劣化機構

江草 茂則

Radioisotopes, 40(9), 59 Pages, 1991/00

核融合炉用超電導磁石の電気絶縁材料として使用される高分子複合材料の機械的性質における耐放射線性と劣化機構について、1988年以降の文献を一括レビューした。主として、原研高崎研の研究成果を紹介したが、他に、大阪大学、NASA、及び米国のComposite Technology Development社の研究成果も紹介した。

論文

耐放射線性高分子絶縁材料の残留電圧による放射線劣化診断

山中 三四郎*; 壁谷 孝志*; 福田 正*; 沢 五郎*; 家田 正之*; 伊藤 政幸; 川上 和市郎

電気学会論文誌,A, 110(11), p.781 - 788, 1990/11

原子炉用電線の絶縁劣化診断法研究の一環として、照射線量と残留電圧、漏れ電流及び放電電流との関係を調べ、残留電圧測定法の絶縁劣化診断への応用の可能性を検討した。その結果、$$gamma$$線照射量と残留電圧、漏れ電流及び放電電流との間に相関関係があること、また、残留電圧と漏れ電流及び放電電流との等価性、すなわち、残留電圧の解析結果から漏れ電流及び放電電流を評価できることを明らかにした。これらのことから、残留電圧の放射線劣化診断への適用の可能性が示唆される。

論文

原子力船「むつ」核計装用同軸ケーブルの照射試験

摺木 正二*; 角田 恒巳; 水島 俊彦; 中沢 利雄; 金沢 文一*

EIM-89-124, p.27 - 36, 1989/12

原子力船「むつ」実験航海に向けた各種機器の保守点検の一環として、核計装用同軸ケーブルの交換を実施するにあたり照射試験を実施した。同軸ケーブルは核計装中性子検出器に接続されるもので、予測される被曝線量もかなり高く、そのうえ微少な信号を扱う特殊性がある。この為主として電気的な特性面から評価を行った。その結果、試験に供したプレハブケーブルは、~5$$times$$10$$^{8}$$R程度まで使用に耐えることが判った。

論文

Effect of oxygen in the simulated LOCA environments on the degradation of cable insulating materials

日馬 康雄; 岡田 漱平; 伊藤 政幸; 八木 敏明; 吉川 正人; 吉田 健三; 町 末男; 田村 直幸; 川上 和市郎

Radiation Damage to Organic Materials in Nuclear Reactors and Radiation Environments, p.1 - 30, 1989/00

原子力発電所用ケーブルに使用される5種類の絶縁・被覆材料を種々の同時法ならびに遂次法LOCA模擬環境に暴露し、劣化に及ぼすLOCA模擬環境における酸素の影響を検討した。その結果、LOCA模擬環境における酸素は高分子物質の劣化を促進し、架橋より切断を優先させるとともに絶縁抵抗を低下させる原因となる極性物質の生成を促す。実験事実から、LOCA模擬環境に於て劣化に影響を与えると考えられる環境因子は酸素との関連に於て考慮しなければならないことがわかった。

論文

絶縁材料に対する耐放射線性添加剤の効果

山本 康彰*; 柳生 秀樹*; 瀬口 忠男

EIM-88-135, p.39 - 47, 1988/12

高分子絶縁材料の放射線劣化を防止するために、耐放射線性付与剤(アンチラッド)の効果をESRによるラジカル濃度の変化、酸化による酸素消費量の測定で検討した。エネルギー移動型のアンチラッドを添加した場合には、ラジカルの生成量が減少するのに対して、酸化防止型のアンチラッドの場合には、初期の生成されるラジカル濃度はさほど変わらないが、アンチラッドに捕捉されたラジカルと高分子鎖にできたラジカル間の反応が促進され、酸化物が抑制されることが確認された。77kの低温でラジカル生成の量を測定することによって、有効な添加剤の選択ができることが予測された。

論文

Damage structure in Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ single crystal irradiated with He-ions

片野 吉男; 大野 英雄; 勝田 博司

Journal of Nuclear Materials, 155-157, p.366 - 371, 1988/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(88)90273-5
 被引用回数：18 パーセンタイル：82.78(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉におけるプラズマ加熱用の絶縁材料の候補材として検討されているAl$$_{2}$$O$$_{3}$$材料の中性子照射損傷のうち特にHe挙動に着目し損傷組織面から調べた。

論文

Electrical properties and phase stabilities of some ceramics irradiated by neutrons and ions

大野 英雄; 長崎 正雅; 片野 吉男; 舘野 淳; 勝田 博司

Journal of Nuclear Materials, 155-157, p.372 - 377, 1988/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(88)90274-7
 被引用回数：12 パーセンタイル：74.58(Materials Science, Multidisciplinary)

構造セラミックスとして注目されているSi$$_{3}$$N$$_{4}$$,3Y-TZP(3 mol % Y$$_{2}$$O$$_{3}$$を含む正方晶ジルコニア)の低照射量(速中性子で最大5.4$$times$$10$$^{22}$$n/m$$^{2}$$)における電気的・光学的特性ならびに相安定性に関する測定・解析を行った。

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