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論文

電気化学インピーダンス法を用いた支持電解質添加のない高温・高圧水中における腐食環境評価

佐藤 智徳; 山本 正弘; 塚田 隆; 加藤 千明

材料と環境, 64(3), p.91 - 97, 2015/03

沸騰水型軽水炉(BWR)一次冷却系の冷却水は、水質管理により高純度な水質が維持される。さらに、水の放射線分解により生成される過酸化水素が酸化剤種として存在している。そこで、このような高温水中でのステンレス鋼のさらされている腐食環境を評価するため、支持電解質を添加せず、過酸化水素のみを添加した高温純水中に浸漬させたステンレス鋼の電気化学インピーダンス測定を実施した。過酸化水素の濃度条件を変えて測定した結果、測定された電気化学インピーダンスに顕著な変化が確認された。取得した結果の等価回路解析により、溶液抵抗、分極抵抗を同定した。同定された溶液抵抗をもとに、作用極と対極間の電流線分布に関して3次元有限要素法による解析を実施し、セル定数の補正を実施した結果、導電率として4.4$$times$$10$$^{-6}$$S/cmが取得された。過酸化水素濃度を変化させた時の分極抵抗の変化から、分極抵抗の逆数が過酸化水素濃度の一次関数となることが示された。これは、ステンレス鋼表面の腐食電流が過酸化水素の拡散限界電流により決定されていることを示している。過酸化水素の高温水中での拡散係数の同定を実施した結果、1.5$$times$$10$$^{-4}$$cm$$^{2}$$/sが取得された。これは沸騰水型軽水炉条件における過酸化水素の拡散係数として従来用いられた酸素の高温水中での拡散係数の約2倍となった。

論文

Measurement of high frequency impedance of ITER CS Model Coil and the simulation analysis of internal resonance phenomenon

松川 誠; 三浦 友史; 島田 勝弘; 寺門 恒久; 岡野 潤; 礒野 高明; 布谷 嘉彦

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 14(2), p.1414 - 1417, 2004/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:65.59(Engineering, Electrical & Electronic)

大型の超伝導コイルでは、導体に働く電磁力を効率良く支持するため、金属管に超伝導線を収めたCICC導体の採用が一般的である。また、偏流やコンジットの加工性(最小曲げ半径)及び不整磁場などを考慮すると、導体にはその要求性能に合致した最適なサイズと電流が存在する。このため、超伝導コイルは大型化に伴ってターン数及びターン間静電容量が増大する傾向にあり、内部共振周波数の低下が懸念される。そこで、筆者らはITER-CSモデルコイルの運転時における高周波インピーダンスを測定した。その結果、コイル両端のインピーダンスは事前の予想とおおむね合致した周波数特性を示し、400Hz付近で最小インピーダンスとなった。また、全ターン間の相互誘導,静電容量を考慮した回路解析を行い、内部共振現象による電圧上昇及び電圧分担の不平衡について検討した結果を述べる。

報告書

瞬時計測型ボイド率計の改良; 即応型整流回路の設計

柴本 泰照; 佐川 淳*; 井口 正; 中村 秀夫

JAERI-Tech 2003-056, 29 Pages, 2003/06

JAERI-Tech-2003-056.pdf:3.24MB

原研では、THYNC装置を用いて核熱結合安定性試験を行っている。これは、電気ヒーター炉心によってボイド反応度フィードバックを実験的に再現するもので、シミュレーションには沸騰流路の平均ボイド率計測が重要な役割を果たしている。低周波の交流信号を沸騰流路内に印加し、気液二相流路内の二電極間電気インピーダンスを瞬時計測することでボイド率見積もりを行う。交流信号は、整流回路を用いて振幅の変化を直流信号として取り出される。初期の設計段階では整流回路の時定数が大きく、計測系の遅れが問題となっていた。炉心動特性模擬の観点でからは、ボイド率検出部の遅れは無視できるほど小さくする必要がある。本研究では、全波整流とピークホールド回路を組み合わせた回路を作成し、整流の遅れに対する問題を解決した。これは、位相遅れなしにキャリア周波数成分を低減できる方法として有効であった。

論文

高周波ノイズ減衰用接地線の基礎実験

岡田 健一*; 恒岡 まさき; 村野 佳大*; 大川 慶直

電気設備学会誌, 22(2), p.151 - 158, 2002/02

従来、電気器の接地は人身に対する保安を中心に設計されてきた。しかし、高周波化が進んだ電力機器が誘電ノイズを増加させる一方、電子機器は高周波化,低電圧化及び微細化が進んでノイズに対するイミュニテイが低下する傾向にある。このような背景の中で接地線が介在する導電ノイズの伝搬・並列共振・放射問題を考える必要が次第に増してきて電気・電子機器の誤動作,破損を起こすケースが出てきた。本論文は商用周波数帯のインピーダンスに影響することなく、先の高周波の導電ノイズを減衰させる高域減衰器のついた接地線の提唱を行うとともに、基本的モデル実験を行った結果について述べたものである。

論文

Impedance effect on ion transport in a temperature-sensitive gel membrane

Chen, J.; 長谷川 伸; 大橋 仁; 前川 康成; 吉田 勝; 片貝 良一; 坪川 紀夫*

Macromolecular Rapid Communications, 23(2), p.141 - 144, 2002/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:67.54

14$$^{circ}C$$に下限臨界共溶温度(LCST)をもつポリ(アクリロイル-L-プロリンメチルエステル)ゲルの体積相転移挙動をin situ観察するため、5$$^{circ}C$$から60$$^{circ}C$$まで温度を徐々に昇温させながらゲル膜を透過したリチウムイオンの電気伝導度の変化を測定した。電解質溶液のみの場合、一般的な性質として、電気伝導度は温度とともに直線的に増加する。ゲル膜では電気伝導度がLCST直下の温度まで増加したのち、急激な低下を示すことがわかった。この低下はL-プロリンメチルエステル基に基づく疎水性相互作用によりゲルのネットワークが収縮したことに起因している。これらの結果から、電気伝導度のin situ観察は、ゲル膜の僅かな体積変化を調べる手段として有用であることが結論できた

報告書

連続波レーダー実験機を用いた基礎実験データの取得作業

鈴木 敬一*

JNC-TJ7420 2000-007, 28 Pages, 2000/03

JNC-TJ7420-2000-007.pdf:11.92MB

連続波レーダー実験機を用いて,反射係数を測定しインピーダンスを求める実験を実施した。測定対象は,空気,水,地面である。測定の結果,アンテナの接触する媒質により,インピーダンスの値が異なることがわかった。本実験結果で得られた知見を詳細に解析することにより,電磁ACROSS(Accurately Controlled Routine Operated Signal System)(またはACROSSレーダ)のハードウェアへの発展が期待される。

論文

Real-time impedance matching by frequency feedback control in Ion Cyclotron Range of frequency heating experiments in JT-60U and future tokamaks

森山 伸一; 木村 晴行; 藤井 常幸; 山本 巧; 三枝 幹雄*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 37(11), p.6204 - 6209, 1998/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:85.7(Physics, Applied)

JT-60ICRF加熱装置において、アンテナ-伝送ライン間のインピーダンス整合の実時間制御を実現する、周波数フィードバック制御システムを設計、製作し、実験においてその有効性を確認した。ICRF加熱実験において、プラズマパラメータの変化によるアンテナインピーダンスの変化は避けられないが、このとき発生する反射電力は大電力の入射を行う上で大きな障害となる。JT-60では周波数フィードバック制御システムを用いてインピーダンス整合を実時間で自動的に行い、反射電力を低く保つことに成功した。8系統のアンテナ電流導体に1周波数の高周波を給電するシステムでの周波数フィードバック制御では、安定して全系統の反射を低く保つことは容易ではないが、これをアルゴリズムを工夫したデジタル制御を用いて実現した。ITERのICRF加熱装置においても多系統1周波数のシステムが設計されており、本方式が有効であると考えられる。

論文

In-plane microwave conductivity and quasiparticle scattering rate of superconducting high-Tc cuprates

芝内 孝禎*; 北野 晴久*; 前田 京剛*; 朝岡 秀人; 武 殿彦*; 志垣 一郎*; 木村 剛*; 岸尾 光二*; 和泉 恭子*; 鈴木 専弥*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 65(10), p.3266 - 3273, 1996/00

 被引用回数:16 パーセンタイル:27.76(Physics, Multidisciplinary)

表面インピーダンスZ$$_{s}$$は、超伝導体の電気学的測定に最も基本的な物理量であり、特に、その虚部(表面リアクタンス)は磁場侵入長入を与える。またそれは交流の電気伝導度の別の表現になっておりZ$$_{s}$$の詳細な研究は、超伝導ギャップの対称性を判断する上で欠かせない。しかし現在に至るまで良質な単結晶が得られていなかったため$$lambda$$の温度依存性等の実験が混乱した状況にある。そこで我々は高純度・高品質なYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7}$$,Bi$$_{2}$$Sr$$_{2}$$CaCu$$_{2}$$O$$_{8}$$,La$$_{1.85}$$Sr$$_{0.15}$$CuO$$_{4}$$を用い、表面インピーダンス測定を行った。その結果、磁場侵入長$$lambda$$の低温の温度依存性、準粒子非弾性散乱の緩和時間等、超伝導特性を明らかにした。

論文

電気絶縁鉄筋を利用したコンクリート構造物の設計研究,その13; 電気的ひび割れモニタのための基礎実験

圷 陽一; 大川 慶直; 鈴木 偉之; 野村 由紀夫*; 中越 章雄*; 渡辺 銀市*

日本建築学会大会学術講演梗概集, 0, p.1337 - 1338, 1995/00

本研究は、核融合実験炉のトリチウム閉じ込めの最終隔壁である建家構造体の健全性モニタリングのため、電気絶縁鉄筋を用いてコンクリートのひび割れをモニタリングすることを目指した研究である。基礎的実験により、次の知見を得た。ひび割れの増加に伴いインピーダンスの増加傾向が見られた。またひび割れ発生までは、載荷荷重の増加に伴いインピーダンスの増加が見られた。しかしながらひび割れ1ヵ月後のひび割れ安定時においては、インピーダンスの変化は見られなかった。

報告書

ジルカロイの高温高圧水中での腐食速度のin-situ測定

鈴木 元衛

JAERI-Research 94-022, 36 Pages, 1994/10

JAERI-Research-94-022.pdf:1.28MB

ジルカロイ-4試料を、静止水型オートクレーブ中、300$$^{circ}$$Cの水中において酸化させ、ACインピーダンス法により酸化速度のin-situ測定を試みた。周波数応答解析法を適用して試料表面の酸化膜のインピーダンスデータを取得し、酸化速度を算出し、理論的な予測と比較した。その結果、本方法により酸化速度のin-situ測定は可能であるとの結論に至った。ただし、水質の劣化はデータに大きく影響すること、および、インピーダンスデータにより酸化膜の2層構造の性質変化を検知できることを見出した。

論文

$$gamma$$線を照射したエポキシ塗装鉄筋の電気的絶縁特性

池谷 充*; 圷 陽一; 大川 慶直; 鈴木 偉之; 中越 章雄*; 堀内 誠*; 飯島 勇*

日本建築学会大会学術講演梗概集, 0, p.907 - 908, 1994/09

核融合実験炉コンクリート構造物は、強磁場の変動により誘導される電流の拡散防止、避雷設備の健全化への貢献、照射環境下での耐久性等を考慮した電気絶縁設計が必要となる。本報告は、電気絶縁鉄筋としてエポキシ塗装した鉄筋の$$gamma$$線照射(200MGy)後の電気絶縁性能試験の報告である。$$gamma$$線の照射で劣化したエポキシ塗膜の電気絶縁性能は、絶乾コンクリート中では、ほとんど影響なく見られたが、湿潤状態のコンクリート中では、10MGy程度の照射量から低下する傾向が見られた。しかしながら、その場合のインピーダンスは、0.1M$$Omega$$・cm$$^{2}$$以上であり、十分な絶縁性能を持っていることが、確認された。

論文

免震積層ゴム支持機能の電気的モニタリング法の開発,その1; 積層ゴムの電気的特性試験

圷 陽一; 大川 慶直; 鈴木 偉之; 佐々木 浩介*; 池永 雅良*; 下田 郁夫*

日本建築学会大会学術講演梗概集, 0, p.1727 - 1728, 1994/00

本研究は、核融合実験炉建家の免震装置の支持機能をモニタリングするシステム開発を目的としたものである。筆者らは、ゴムの力学性能をその劣化は、ゴム内部構造の性質とその変化によるものであり、さらにこのゴム内部構造の性質とその変化は、ゴムの電気的特性として表わせるのではないか、との仮定のもとに、積層ゴムの電気的モニタリングの研究開発を進めている。本報告は、免震ゴムの引張り試験と、小型積層ゴムの圧縮、せん断試験における応力・変形と電気的特性(インピーダンス)の概略の関係から、支持機能モニタリングの可能性を見い出したことの報告である。

論文

電気絶縁鉄筋を利用したコンクリート構造物の設計研究,その12; モニタリング試験

野村 由紀夫*; 圷 陽一; 大川 慶直; 中越 章雄*; 鈴木 偉之

日本建築学会大会学術講演梗概集, 0, p.171 - 172, 1994/00

これまでの研究により、コンクリートの電気的特性に影響を与える主因子として水が考えられる。本研究では、コンクリート水分量のモニタリングにより、コンクリート構造体の劣化状況を把握できるのではないかと考え、電気絶縁鉄筋を電極として利用した建家構造体の電気的特性のモニタリング法を検討した。コンクリートモニタリング試験、鉄筋コンクリート長期モニタリング試験、実構造物モニタリング試験の3種類の試験を行った結果、気温・湿度の環境条件により、コンクリートの電気的特性が影響を受けていることが明らかになった。また、絶縁鉄筋を電極として利用した実構造物の電気的特性のモニタリングの可能性を見いだした。

報告書

遅延線電極構造に設計した位置検出型核分裂計数管の理論的考察

山岸 秀志

JAERI-M 93-151, 10 Pages, 1993/07

JAERI-M-93-151.pdf:0.5MB

核分裂計数管の陽極をコイル構造とした新たな位置検出型核分裂計数管(PSFC)を考案し、その構造とパルス伝幡等の電気的特性の関係について理論的な考察を行った。本PSFCは高速中性子を検出することを目標にしており、信号パルスの時間差によって中性子位置を検出する原理に基づくものである。計算による考察の結果、PSFCの陽極をコイル構造にすることにより適度なパルス伝幡速度が得られるため、これまでにない極めて高い位置検出分解能を有する中性子検出器の開発が可能であることがわかった。更に、PSFCはコイル構造により自由に特性インピーダンスを設計できるため、信号伝送ケーブルとインピーダンス整合をとることができる。この結果、信号パルスの反射がない良好なパルス伝送特性も得られることがわかった。この技術は熱中性子用の位置検出型核分裂計数管にも利用できるものである。

論文

A Ceramics-free waveguide for ITER ion cyclotron wave system

新井 宏之*; 木村 晴行; 藤井 常幸; 三枝 幹雄; 森山 伸一

IEEE Transactions on Plasma Science, 21(3), p.265 - 269, 1993/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:75.61(Physics, Fluids & Plasmas)

ITERの高出力イオンサイクロトロン波システムのためのセラミックスの不要な導波管の提案を行う。これはT型リッジ導波管により機械的に支持されたTEM導波管からなる。伝送線路解析モデルとITERのプラズマパラメータを考慮して最適化されたアンテナインピーダンスを用いて、この導波管が3MW以上の電力容量を有することが示される。解析に用いた伝送線路モデルの妥当性は1/10サイズのモデル導波管を用いた実験により確認される。

論文

First results of JT-60U ICRF heating system

森山 伸一; 藤井 常幸; 三枝 幹雄; 安納 勝人; 横倉 賢治; 五十嵐 浩一*; 寺門 正之; 木村 晴行; 山本 巧

Fusion Technology 1992, Vol.1, p.584 - 588, 1993/00

JT-60UICRF加熱装置は、92年1月に運転を開始した。結合特性、インピーダンス整合及びパワーアップに関して計算と比較して報告する。開口面積が旧アンテナの約3倍ある新2$$times$$2ループアンテナはJT-60で加熱効率の良かった($$pi$$,0)位相加熱に最適化を行って設計され、N$$_{11}$$=3である。新アンテナにより、セパラトリクス・第1壁距離約10cmと比較的距離大の場合でもne=1~2$$times$$10$$^{19}$$m$$^{-3}$$のプラズマに対し5$$Omega$$程度の十分な結合抵抗が得られた。周波数帰還制御と1スタブ+位相器の新インピーダンス整合系との組み合わせで良好な整合が得られた。初期実験において1.5MW0.5秒(116MHz)の入射を達成した。アンテナでの発生電圧が1kV$$_{p}$$程度のパワー領域で入反射電力の振動を観測した。これはマルチパクタ放電に起因する電力一定帰還制御の振動と見られるが、400kWレベルまで瞬時にパワーを立ち上げることで、その影響は回避できた。

論文

A Modified RF system of JAERI AVF cyclotron

熊田 幸生*; 福本 康志*; 福田 光宏; 荒川 和夫; 唐沢 孝*; 清水 昭*

Proceedings of 13th International Conference on Cyclotrons and Their Applications, p.526 - 529, 1993/00

原研AVFサイクロトロンには、改良された1/4波長型同軸共振器を採用している。住友重機械工業株式会社製の原型となる930型サイクロトロンは、最大ディー電圧50kVのムーヴィングパネル方式の共振器である。しかし原研AVFサイクロトロンの場合には、陽子90MeVを加速するため最大ディー電圧60kV(RF周波数21.14MHz)を発生できる共振器に改良している。共振空胴の体積は1/4の大きさになり、RF周波数域も10.6~22.0MHzを確保している。またシャントインピーダンスは前の型より3倍向上し、電圧安定度0.1%以内、位相安定度$$pm$$0.3°以内を達成している。実際に陽子90MeVを加速し、引出しビーム電流10$$mu$$Aを得た。

論文

電気絶縁鉄筋を利用したコンクリート構造物の設計研究,その9; $$gamma$$線照射による電気絶縁劣化試験

圷 陽一; 大川 慶直; 鈴木 偉之; 篠田 吉央*; 中越 章雄*; 堀内 誠*

日本建築学会大会学術講演梗概集; 北陸, p.1043 - 1044, 1992/08

本研究は、核融合実験炉建家で考えられる鉄筋・鉄骨を流路とする電流による計測・制御機器の誤動作・機能障害及び鉄筋・鉄骨の電食等の電気的障害の防止のため、電気絶縁鉄筋によるコンクリート構造物の電気的絶縁化を目的とした一連の研究の一つである。核融合実験炉建家の設計段階で想定される$$gamma$$線照射環境に於いて電気絶縁鉄筋の絶縁性能を調べるため、D19のエポキシ樹脂塗装鉄筋試験体と30mmのかぶり厚さを持つ鉄筋コンクリート試験体に$$gamma$$線を照射し、照射前後でインピーダンスの計測を行った。エポキシ樹脂塗装鉄筋試験体は、約10MGyから絶縁劣化を生じたが、鉄筋コンクリート試験体は、約20MGyの照射量においても絶縁性に影響は、認められなかった。

論文

電気絶縁を目的としたエポキシ樹脂塗装鉄筋の大型電気構造物への適用

圷 陽一; 大川 慶直; 堀内 誠; 辻 恒平*

コンクリート工学論文集, 3(1), p.65 - 76, 1992/01

本研究は、核融合実験炉建屋の電気的障害の防止を目的として、エポキシ樹脂塗装鉄筋の適用を検討し、その電気的絶縁性に関して実験を行ったものである。実験は、アルカリ溶液及びコンクリート中でのインピーダンス測定試験および絶縁破壊試験を行った。また、予想される劣化環境の試験として、機械的・電気的複合劣化試験、熱的劣化試験および化学的劣化試験を行った。あわせてコンクリートの付着性能試験、機械的継手部の絶縁性能試験および継手性能試験も行った。本研究より、エポキシ樹脂塗装鉄筋は、鉄筋交差部を絶縁化した従来の絶縁方法に比べ、絶縁性能が大きく供用期間中に考えられる。各種劣化環境においても十分な絶縁性能が維持されることを確認した。

論文

電気絶縁を目的としたエポキシ樹脂塗装鉄筋の大型電気構造物への適用

圷 陽一; 大川 慶直; 堀内 誠*; 辻 恒平*

コンクリート工学年次論文報告集, 14(1), p.775 - 776, 1992/00

本論文は、同名表題で「コンクリート工学論文集」、Vol.3,No.1に採択された論文を第14回コンクリート工学年次講演会で発表するため、内容を要約縮小し、「コンクリート工学年次論文報告集Vol.14」に投稿したものである。本論文は、核融合実験炉建家の電気的障害の防止を目的とした電気絶縁鉄筋を検討し、その電気的絶縁性に関して実験を行なったものである。従来の絶縁方法に比べ絶縁性能が大きく、供用期間中においても十分な絶縁性能を維持することを明らかにした。また本絶縁方法は、高度情報化や計測制御システムの高度化に伴い、インテリジェントビル、磁気浮上式鉄道等のコンクリート構造物の電気絶縁対策にも適用できるものと考えられる。

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