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論文

Swelling behavior of TIG-welded F82H IEA heat

沢井 友次; 若井 栄一; 冨田 健; 内藤 明; 實川 資朗

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part1), p.312 - 316, 2002/12

 被引用回数:18 パーセンタイル:22.62

TIG溶接したIEAヒートF82H鋼のスエリング挙動をTIARAによる多重イオン照射を用いて調べた。Fe照射による損傷のピークより浅い領域に、He, Hイオンをデグレーダを通して均一に注入し、FIBによって作成した電子顕微鏡試料を用いてこの部分の観察を行った。照射温度は450$$^{circ}C$$で、照射量は50dpaである。TIG溶接の熱影響部には、明瞭な変態線が観察され、これより外側、すなわち溶接熱が焼き戻しに作用した部分でキャビティーの成長が著しかった。一方、母材の熱処理実験の結果、F82HのAc1温度は820$$^{circ}C$$程度と判明した。加工熱処理を施した母材に対する結果では、より高温で焼き戻しを行った材料でのキャビティー成長が著しい半面、冷間加工により転位密度を高めた材料では、キャビティーの成長が抑制されることが明らかになった。

論文

Swelling of cold-worked austenitic stainless steels irradiated in HFIR under spectrally tailored conditions

若井 栄一; 橋本 直幸*; Robertson, J. P.*; 沢井 友次; 菱沼 章道

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part.1), p.352 - 356, 2002/12

 被引用回数:10 パーセンタイル:40.03

ORNLのHFIR炉等で中性子のエネルギースペクトルを調整した照射をオーステナイト-ステンレス鋼に行い、スエリング挙動に対する冷間加工と添加元素の効果を調べた。弾き出し損傷に対するヘリウムの生成速度を約15appmHe/dpaに調整して、400$$^{circ}$$Cで17.3dpaまで照射した。試料は20%冷間加工したJPCA,316R、及び炭素濃度を0.02%に低減し、ニオブやチタンを添加した材料(C及びK材)である。照射によってこれらの材料中にはキャビティ,転位ループ及び炭化物が形成した。冷間加工したJPCAと316R材のスエリングはそれぞれ0.003%,0.004%となり、溶体化処理材に比べてやや小さくなった。また、CとK材ではそれぞれ0.02%,0.01%となり、冷間加工によってスエリングが著しく抑制された。以上のように、炭素とニオブたチタンの同時添加に冷間加工を加えることで400$$^{circ}$$Cでのスエリングは抑制された。

論文

Effect of solute atoms on swelling in Ni alloys and pure Ni under He$$^{+}$$ ion irradiation

若井 栄一; 江沢 正志*; 今村 淳子*; 武中 剛志*; 田辺 哲朗*; 大嶋 隆一郎*

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part.1), p.367 - 373, 2002/12

 被引用回数:14 パーセンタイル:31.71

Ni合金の照射による微細組織変化に及ぼす溶質原子の効果を500$$^{circ}$$Cで25keVのヘリウムイオン照射により調べた。用いた試料はNi及び溶質原子のサイズ因子が異なる数種類のNi合金(Ni-Si,Ni-Co,Ni-Cu,Mi-Mn,Ni-Pd,Ni-Nb)である。1$$times$$10$$^{19}$$ions/m$$^{2}$$まで照射すると約1.5$$times$$10$$^{22}$$m$$^{-3}$$の高密度の転位ループが形成されたが、アンダーサイズ因子を持つNi-Si合金のみ、その密度がやや高くなった。また、4$$times$$10$$^{20}$$ions/m$$^{2}$$まで照射した試料では、キャビティが成長し、溶質原子のサイズ因子に依存してスエリングが0.2%から4.5%まで変化した。キャビティの数密度は溶質原子のサイズ因子の絶対値の大きさにしたがって増加する傾向にあり、スエリング値は増加した。これらの結果と反応速度論による点欠陥濃度の計算結果からヘリウム及び原子空孔の移動度し、溶質原子とヘリウム及び原子空孔との相互作用によって影響を受けることを推測した。

論文

Effects of co-implanted oxygen or aluminum atoms on hydrogen migration and damage structure in multiple-beam irradiated Al$$_{2}$$O$$_{3}$$

片野 吉男*; 有賀 武夫; 山本 春也; 中沢 哲也; 八巻 大樹; 野田 健治

Journal of Nuclear Materials, 283-287(Part.2), p.942 - 946, 2000/12

 パーセンタイル:100

電気絶縁材料等として核融合炉で使用されるアルミナで、照射によって生じるH,Heのガス原子と格子からの原子のはじき出しとの相乗効果による損傷機構を調べる目的で、H,He及びOイオンのトリプルビーム、H,He及びAlイオンのトリプルビーム等のビームを照射した試料について、注入H原子の拡散挙動への注入O,Al原子の影響を比較した。HとAlを照射した試料ではH原子の拡散はHイオンだけを注入した場合よりも抑制されることを見いだした。さらにH,He,Alを照射した場合には、AlによるH原子拡散の抑制効果は、同時にOイオンとトリプルで照射した場合とほぼ同程度になり、注入Heが最も支配的であることを見いだした。組織変化も抑制されたH原子の拡散に対応し、Alと同時照射した試料ではキャビティー形成も抑制される。

報告書

博士研究員による平成9年度及び平成10年度研究概要報告

技術協力課*

JNC-TN1400 2000-006, 68 Pages, 2000/07

JNC-TN1400-2000-006.pdf:2.18MB

機構は、博士の学位をもった若手研究者の人材育成を図るため、平成9年度から博士研究員制度を導入した。同制度は、機構の先導的、基礎・基盤的な研究業務に関連して、独創性に富んだ若手研究者から研究テーマを公募する。若手研究者には、1$$sim$$3年間の期間に機構の承認した自らの研究テーマを自主的に遂行し、研究者としての業績を得させるとともに、機構の研究業務を効率的に推進することを目的としている。本報告書は、平成9年度及び平成10年度に実施した博士研究員による研究テーマの実施結果についてその概要をまとめたものである。

報告書

博士研究員による平成11年度研究概要報告

技術協力課*

JNC-TN1400 2000-004, 0 Pages, 2000/07

JNC-TN1400-2000-004.pdf:4.27MB

機構は、博士の学位をもった若手研究者の人材育成を図るため、平成9年度から博士研究員制度を導入した。同制度は、平成11年度で3年目を迎え、当初の目的を達成し、研究を終了した博士研究員も出始めている。同制度は、機構の先導的、基礎・基盤的な研究業務に関連して、独創性に富んだ若手研究者が1$$sim$$3年間の期間に機構の承認した自らの研究テーマを自主的に遂行し、研究者としての業績を得るとともに、機構の研究業務を効率的に推進することを自的としている。本報告書は、平成11年度に実施した博士研究員による研究テーマの実施結果についてその概要をまとめたものである。なお、17件の研究テーマのうち、5件の研究テーマが平成11年度で終了した。

論文

原研FELにおける出力安定化解析

榊 泰直; 永井 良治; 吉川 博; 峰原 英介

Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.261 - 263, 2000/07

原研とKEK両者によって、世界最高の陽子ビーム出力を目指すプロジェクトが提案されている。この計画のリニアックは、0~400MeVまでは、常伝導キャビテイ、400~600MeVまでは超伝導キャビティで加速する予定である。ところで、リニアック後段に設置される3GeVシンクロトロンは、$$Delta$$P/Pの値が0.1%という非常に高性能なビームクオリティを要求している。この要求をふまえて、超電導キャビティで加速器を構成するうえで、何が問題となるのか把握したうえで、装置並びにユーティリティ設備の設計検討を行わなければならない。そこで、本研究では原研東海研で高い実績を上げている。FEL用超電導リニアックを用いて、超電導リニアックのビーム安定化に関する解析結果を報告する。

報告書

高温下におけるキャビティ生成・成長の加速・抑制因子; 数値計算による成長シミュレーション

向井 将一; 上野 文義

JNC-TN9400 2000-017, 10 Pages, 2000/03

JNC-TN9400-2000-017.pdf:0.58MB

キャビティの生成・成長挙動に関する研究は,クリープ試験により得られた破断後の試験片の破面観察,あるいは中断試験で得られた試料を観察することにより行われることが多いが,結晶粒界上に発生した1ミクロン程度のキャビティの成長挙動を連続観察により経時的に把握することは容易ではない.数値計算によるシミュレーションは観察が困難な材料内部の局所的な挙動を連続的に追跡できるため,キャビティの成長挙動を検討する上で有効な手段となることが考えられる.本研究では,結晶粒界上に発生したキャビティの成長挙動について拡散方程式を用いた数値シミュレーションを試み,表面拡散/粒界拡散,応力等の因子がキャビティの成長におよぼす影響について以下の知見を得た.(1) 粒界拡散が表面拡散に比べ十分大きい場合には,キャビティはき裂形状に遷移する.一方,表面拡散が粒界拡散に比べ十分大きい場合には,キャビティは初期形状を保ちながら成長する.(2)粒界拡散が表面拡散に比べ十分大きい場合には,粒界に作用する垂直応力に誘起された粒界拡散によりキャビティ先端部付近の成長速度が著しく加速される.(3)表面拡散が粒界拡散に比べ十分大きい場合には,キャビティ表面での化学ポテンシャルの分布はほぼ均一であるが,粒界拡散が表面拡散に比べ大きくなるにつれて,キャビティ先端部での化学ポテンシャルの勾配が大きくなる.

論文

Effect of implanted-Helium depth profile on damage structures in electron-irradiated stainless steel

有賀 武夫; 片野 吉男*

Proceedings of 2000 International Conference on Ion Implantation Technology (IIT 2000), p.797 - 800, 2000/00

標準の316ステンレス鋼に雰囲気温度で3.0MeVのHeイオンを9$$times$$10$$^{19}$$/m$$^{2}$$まで照射し、深さ方向の損傷組織が観察できる透過電子顕微鏡用試験片を造り、1MeVの電子線を32dpaまで照射し、Heが分布する深さの範囲の組織変化をその場観察した。Heを照射したままの試料で観察された欠陥集合体の深さ方向の数密度分布は、集合体がHe原子の分布に依存して形成されたことを示し、823Kで32dpaまで電子線照射しても、キャビティの形成は認められなかった。すなわち、~0.1at.%の高濃度で予注入されたHe原子は、照射で造られた空格子点と複合体を形成し、これらの高密度で形成された複合体が照射で造られた点欠陥の消滅場所となり、キャビティの形成を抑えたことを示している。

論文

Implantation mode dependence of damage structure depth profiles in Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ irradiated with triple beam of H, He and heavy ions

片野 吉男*; 有賀 武夫; 山本 春也; 中沢 哲也; 八巻 大樹

Proceedings of 2000 International Conference on Ion Implantation Technology (IIT 2000), p.805 - 808, 2000/00

核融合炉において電気絶縁体材料等として使用されるアルミナ($$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$)の照射損傷を調べる目的で、H,HeイオンとNまたはOイオンをトリプルビームで同時照射し、損傷組織を深さ方向に透過電子顕微鏡で観察した。表面から1.4~1.5$$mu$$mの深さに停止イオンが分布するように、0.25MeVのHイオンと0.6MeVのHeイオンと、さらにこれらの深さを通過しながらはじき出し損傷を与える目的で、4.7MeVのNイオンをトリプルで照射(923K)した試料では、平均~3nmのキャピティが、1.45と1.55$$mu$$mの深さに帯状に観察された。同量のH,HeをOイオンとともに約1/2のdpa/sで注入した試料ではキャビティーの成長が抑えられた。H,Heのキャビティーの形成に及ぼす損傷速度の効果を定量的に把握するとともに、水素原子の動きに及ぼすHe原子の役割を示した。

論文

大強度陽子加速器用超伝導空胴の開発; 多連セル空胴特性

草野 譲一; 大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 竹田 修*; 松岡 雅則*; 斎藤 健治*; 野口 修一*; 井上 均*; 椋木 健*; 水本 元治

Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.317 - 319, 2000/00

原研と高エネルギー加速器研究機構(KEK)との共同で建設を進めようとしている「大強度陽子加速器計画」では、陽子エネルギー200MeV~600MeVの範囲の線形加速器(リニアック)に加速効率の良い超伝導リニアックの採用を予定している。1995年から、KEKとの共同研究として開発を進めてきた超伝導加速空胴は単セル空胴では、世界最高の表面電界強度を得るなど着実な成果を挙げた。開発の第2ステップとして実機に近い多連セル空胴の試作開発を1998年から開始し、2000年春までにエネルギー領域の異なる2種類の空胴($$beta$$=0.5と$$beta$$=0.89各5連セル空胴)の試作試験を行ったので報告する。空胴性能としては目標値(最大表面電解値で16MV/m)を達成しているが、単セル空胴性能と比較すると限界値が低く、この原因を検討している。

論文

超電導空洞の深絞り成形

小原 一浩*; 草野 譲一; 井上 均*; 高石 和年*; 山田 貴之*; 大内 伸夫; 太田 智子*

第50回塑性加工連合講演会講演論文集, p.199 - 200, 1999/10

超電導キャビティにおいては、より高い加速電界を得るためにはハーフセルを設計値に近い形状に製作する必要がある。そこで本研究では、ハーフセル形状の精度向上を目的として銅及びニオブを用いたプレス加工実験と成形後のキャビティの形状評価を行い以下の知見を得た。(1)アイリス部近傍では、半径方向及び円周方向ともに引張りのひずみが生じ、赤道部では円周方向に圧縮のひずみが生じる。(2)しわ発生の原因となる円周方向の圧縮のひずみは、赤道部近傍で最大となる。(3)ニオブを用いた実験では、上型を追込んだほうがアイリス部と赤道部を結ぶ直線部において、より目的に近い形状を得ることができる。

報告書

電気化学的非破壊検出法を用いたクリープ疲労累積損傷の評価法に関する研究

庄子 哲雄*; 渡辺 豊*; 駒崎 慎一*; 川原 鉄士*

PNC-TJ9601 96-003, 38 Pages, 1996/03

PNC-TJ9601-96-003.pdf:1.87MB

本研究では,高速炉構造用316FR鋼についてクリープ疲労損傷の非破壊検出法の開発を目的として,電気化学的手法,集中誘導型交流電位差法(ICFPD)による検討を行った。キャビティの優先的形成箇所となる粒界析出物の定量的検出を目的とし,電気化学的手法の適用性を検討した。1N KOHおよび1N H2SO4+KSCN溶液の2種類の検出電解液を用いたアノード分極曲線の計測を行った。1N KOHにおいて,粒界析出物の選択的溶解に対応するピーク電流が観察され,粒界析出物の析出量という側面からクリープ疲労損傷を検出できる見通しが得られた。また,粒界析出に伴うCr欠乏層の形成に着目した1N H2SO4+KSCN溶液を用いたアノード分極の結果から,損傷度と再活性化率とを対応づけられることが示された。集中誘導型交流電位差法(ICFPD)を用いたクリープ疲労損傷材の計測では,新材と損傷材の間に明確な差が認められた。詳細な検討は今後の課題であるが,電位差信号は,キャビティ,析出物,表面き裂等のクリープ疲労における微視的損傷因子を反映しているものと期待され,電位差の連続モニタリングによるクリープ疲労損傷検出の見通しが得られた。

報告書

大型放射光施設シンクロトロンの基本設計,I

椛澤 光昭*; 中山 光一*; 原見 太幹; 島田 太平; 柳田 謙一; 横溝 英明

JAERI-M 89-109, 63 Pages, 1989/08

JAERI-M-89-109.pdf:1.2MB

1988年度に行った大型放射光施設入射系の予備的検討の中のシンクロトロンを中心に、高エネルギー電子・陽電子加速用セパレート・ファンクション型シンクロトロンの基本設計について述べる。シンクロトロンのリングには、入射・出射部分や、RFキャビティのように、ビーム・サイズを小さくしなければならない機器のために、分散を消去した直線部が必要である。このレポートでは、その分散の消し方から始めて、リング内の機器の仕様を決める重要なパラメータの計算を行う。同様に、入射出射部についても、外部軌道、バンプ軌道等の計算を行って、機器の仕様を決定する。

報告書

ICRF加熱用リッジ導波管の結合特性

三枝 幹雄; 木村 晴行; 藤井 常幸; 池田 佳隆; 坂本 慶司; 今井 剛; 上原 和也; 永島 孝

JAERI-M 84-187, 19 Pages, 1984/10

JAERI-M-84-187.pdf:0.6MB

プラズマ追加熱の1つの有力な手段として、fast waveを用いたイオンサイクロトロン波帯(ICRF)加熱がある。この方式の結合系としては、従来、ループアンテナが用いられてきたが、炉工学的には、導波管結合系の方が有利である。本報告では、T型リッジ導波管のプラズマとの結合特性を、JT-60のICRF(周波数120MHz)を対象にして求めた。その結果、リッジ導波管は、JT-60のICRF加熱に関して、耐電力的にループアンテナに劣ることが判った。また、その結合特性を向上させる手段として、先端に異なる特性インピーダニスの線路を接続した簡易構造のキャビティランチヤーや、誘電体装荷型ランチヤーが有効であることが判った。

論文

Experiment on the intrusion of plasma into a simulated magnetic cavity

河島 信樹; 森 茂

Phys.Fluids, 8(2), p.378 - 383, 1965/00

 被引用回数:14

抄録なし

口頭

酸化セリウム中に形成されたイメージクリスタルの形状観察

穴田 慧人*; 大石 佑治*; 芹澤 弘幸; 加治 芳行; 牟田 浩明*; 黒崎 健*; 山中 伸介*

no journal, , 

イメージクリスタルの生成メカニズムについてはあまり明らかになっていない。本発表ではイメージクリスタルの生成メカニズムを明らかにするため、焼結後のCeO$$_{2-x}$$中のキャビティの形状と試料のO/M比の関係を探り、キャビティの多面体化と原子の拡散速度の関係を明らかにした研究成果を報告する。

口頭

Recent research on image crystals; Discovery of the shape controllable cavities surrounded by facets in ceramics

芹澤 弘幸

no journal, , 

本研究を開始するきっかけとなったのは、単結晶UO$$_{2}$$の劈開面のSEM像だった。SEM像には、ファセットに囲まれたキャビティー、いわゆるネガティブクリスタルが写っていた。SEM観察した試料は、HIPでヘリウムを注入した後、高温処理した単結晶UO$$_{2}$$であったが、更に研究を進めたところ、その形状が温度履歴によって変化することを見出した。本研究で試料中に見られたネガティブクリスタルが、HIPによって注入されたヘリウムの析出によって形成されたことは明らかであり、その内圧が変化することによって表面自由エネルギーの大きな格子面がファセット成長して現れるのである。このように、形状をコントロールできるキャビティーを、我々はイメージクリスタルと呼んでいる。我々は、CeO$$_{2}$$についても研究を進めている。エピタキシャル成長させたCeO$$_{2}$$薄膜にヘリウムイオンを注入し、その後加熱することによって析出させると、UO$$_{2}$$と同様に、しかもナノサイズのイメージクリスタルを形成することが可能であることを確認した。

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