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論文

HCM12A Cr-rich oxide layer investigation using 3D atom probe

菊地 賢司*; 岡田 徳行*; 加藤 幹雄*; 内田 博*; 斎藤 滋

Journal of Nuclear Materials, 450(1-3), p.237 - 243, 2014/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:61.51(Materials Science, Multidisciplinary)

加速器駆動未臨界炉(ADS)のビーム入射窓及び構造材料候補材の一つである12Crのフェライト・マルテンサイト鋼(HCM12A)について、3次元アトムプローブ(3DAP)を用いて鉛ビスマス中でHCM12A鋼の表面に形成した酸化物層の構造を調べた。試験材は、三井造船の材料腐食ループにおいて450-500$$^{circ}$$Cの鉛ビスマス中で5,500時間使用された試験片ホルダー部から採取したものである。酸化物層は外側にマグネタイト(Fe$$_{3}$$O$$_{4}$$)層、内側に鉄-クロムのスピネル層((FeCr)$$_{3}$$O$$_{4}$$)の2重構造で、全体の厚さは約18$$mu$$mであった。3DAP用試料はこれらの層の境界から500-700nm離れたスピネル層から製作した。3DAP分析の結果、クロムと酸素濃度が高く、鉄濃度が低い約10nm程度の領域が観測された。クロム高濃度領域の周囲ではシリコンも高濃度であった。スピネル層中の鉛及びビスマス濃度は検出限界以下であった。

論文

Microstructure and atomic disordering of magnesium aluminate spinel irradiated with swift heavy ions

山本 知一*; 島田 幹夫*; 安田 和弘*; 松村 晶*; 知見 康弘; 石川 法人

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 245(1), p.235 - 238, 2006/04

 被引用回数:10 パーセンタイル:35.66(Instruments & Instrumentation)

高速重イオン(200MeV Xe$$^{14+}$$及び350MeV Au$$^{28+}$$)を照射したマグネシア-アルミナ系スピネル(MgO${it n}$Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(${it n}$=1.1及び2.4))の微細構造変化と原子配列の不規則化過程について調べた。透過型電子顕微鏡による明視野像と高分解能像、及び高角度分解能電子チャンネリングX線分光法(HARECXS)を用いて照射誘起構造変化の定量分析を行った。イオン入射面の明視野像では、直径4$$sim$$7nmの円柱状の黒いコントラストが観測された。複数のイオントラックが隣接して生成された場合には強い歪コントラストが見られた。また高分解能像では、イオントラック内においても鮮明な格子像が観測された。このことは、スピネル結晶はイオントラックに沿って部分的に不規則化しており、アモルファス化していないことを示している。HARECXS法による定量分析では、陽イオンの不規則化がイオン照射量に伴って進行しており、不規則化領域はイオントラックに沿った直径12$$pm$$2nmの範囲に広がっていることがわかった。これは明視野像や高分解能像で観測されたイオントラックの大きさより広範囲である。

論文

Magnetic field effects on the diffuse scattering of a spin-frustrated spinel ferrite ZnFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ single crystal

蒲沢 和也*; 片野 進; 角田 頼彦*

Physica B; Condensed Matter, B345(1-4), p.96 - 98, 2004/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:77.49(Physics, Condensed Matter)

フェライトZnFe$$_{2}$$O$$_{4}$$の四面体構造のスピンフラストレーションに起因する磁気散漫散乱に対する磁場効果を中性子散乱によって調べた。7テスラまでの磁場下で、強磁性相関に基づく(400)ブラッグ点周りの球対称な散漫散乱は急激に減少し消失した。一方、この系の反強磁性的相関に由来する(300)に沿って走る特徴的な散漫散乱は大きな変化を示さなかった。奇妙なことに、この系の強磁性相関は磁場によって強まるのではなく、逆に弱められることが明らかになった。

論文

Post-spinel transition in Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$ determined by high ${it P-T}$ in situ X-ray diffractometry

桂 智男*; 山田 均*; 新名 亨*; 久保 敦*; 小野 重明*; 神崎 正美*; 米田 明*; Walter, M. J.*; 伊藤 英司*; 浦川 啓*; et al.

Physics of the Earth and Planetary Interiors, 136(1-2), p.11 - 24, 2003/04

 被引用回数:142 パーセンタイル:5.41

Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$のポストスピネル相転移境界をKawai型高圧装置と放射光を組合せた高温高圧下その場X線回折実験により再決定した。その結果、1550$$sim$$2100Kにおける相境界は、約22GPaであり、地球内部660Km不連続が想定されている圧力より1$$sim$$1.5GPa低かった。

論文

Depth-dependent and surface damages in MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$ and MgO irradiated with energetic iodine ions

有賀 武夫; 片野 吉男*; 大道 敏彦*; 岡安 悟; 数又 幸生*; 實川 資朗

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 197(1-2), p.94 - 100, 2002/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:61.4

アルミナ(Al$$_{2}$$O$$_{3}$$),スピネル(MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$),マグネシア(MgO)焼結体試料にタンデムからの85MeVのヨウ素イオンを1$$times$$10$$^{14}$$/m$$^{2}$$・sの線束で1.2$$times$$10$$^{19}$$/m$$^{2}$$まで室温照射した。透過電顕による観察の結果、スピネルではアルミナより~1$$mu$$m深くまで非晶質化が認められ、複雑な組成の方が非晶質化し易い傾向を見いだした。MgOでは非晶質化などの損傷は認められなかったが、X線回折の結果、約10$$mu$$m厚さの表面層で微結晶表面が(100)面に再配列することを新たに見いだした。透過電顕での電子線回折では認められないこれらの変化は、高エネルギーイオンの透過に伴う飛跡に沿って再配列が生じると考えられる。

論文

The Interpretation of surface damages in Al$$_{2}$$O$$_{3}$$, MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$ and MgO irradiated with energetic iodine ions

有賀 武夫; 片野 吉男*; 大道 敏彦*; 實川 資朗

Surface & Coatings Technology, 158-159, p.444 - 448, 2002/09

アルミナ(Al$$_{2}$$O$$_{3}$$),スピネル(MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$),マグネシア(MgO)焼結体試料にタンデム加速器からの85MeVのヨウ素イオンを1$$times$$10$$^{14}$$/m$$^{2}$$の線束で最高1.2$$times$$10$$^{19}$$/m$$^{2}$$まで室温照射した。1.2$$times$$10$$^{19}$$/m$$^{2}$$まで照射したスピネルでは~6$$mu$$mの深さまで完全に非晶質化したことが、透過電顕の観察からわかった。しかし結晶粒によっては6.5$$mu$$mの深さまで非晶質化が起こり、イオンの飛行方向と粒の方位に関係して非晶質化が起こることを指摘した。またスピネルでは、アルミナで認められたような、非晶質化しかかっている粒が、既に非晶質化した表面近くの領域に移動する現象は生じない。さらにスピネルとマグネシアでは照射後3~3.5年で、表面に0.1$$mu$$m以下の厚さの、金属光沢をもって薄膜が形成された。今後、この形成のメカニズムを明らかにする必要がある。

論文

Mechanisms and kinetics of the post-spinel transformation in Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$

久保 友明*; 大谷 栄治*; 加藤 工*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 神部 祐一*; 舟越 賢一*; 内海 渉; 亀卦川 卓美*; 藤野 清志*

Physics of the Earth and Planetary Interiors, 129(1-2), p.153 - 171, 2002/01

 被引用回数:45 パーセンタイル:29.13

放射光を用いたX線回折の手段により、Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$のポストスピネル転移の研究を行った。Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$スピネル相がペロフスカイトへ転移する前に、SiO$$_{2}$$スティショバイト相あるいはイルメナイトが中間層として出現することを見出し、ポストスピネル相転移直後の粒径は過圧力によって大きく変化することがわかった。得られた実験データをアブラミの式により解析しメカニズムを考察した。

論文

岩石型及びイナートマトリクス系燃料

山下 利之

日本原子力学会「高度燃料技術」研究専門委員会報告書, p.467 - 474, 2001/00

余剰Puを消滅させるための岩石型燃料(ROX)と不活性マトリクス燃料の研究の現状を紹介した。ワンススルー燃焼のROX-LWRシステムは、核拡散抵抗性,環境安全性及びPu消滅率の観点から優れた特徴を有する。不活性マトリクス及び燃料照射の研究から、最も有望なROX燃料として、Puと若干の添加物を加えた安定化ジルコニア粒子をスピネルマトリクス中に均質分散させた粒子分散型燃料を提案した。また、炉心安全解析から、ROX燃料装荷PWRは反応度事故や冷却水喪失事故条件下でも現行UO$$_{2}$$装荷PWRと同等の安全性を有することが示された。反応度事故を模擬したパルス照射試験においても、ROX燃料の破損しきい値はUO$$_{2}$$燃料と同等であることがわかった。ROX燃料を用いた場合のPu消滅量はMOX燃料と比べ約2倍となる。

論文

Formation of metastable assemblages and mechanisms of the grain-size reduction in the postspinel transformation of Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$

久保 友明*; 大谷 栄治*; 加藤 工*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 神部 祐一*; 舟越 賢一*; 内海 渉; 藤野 清志*

Geophysical Research Letters, 27(6), p.807 - 810, 2000/03

 被引用回数:32 パーセンタイル:32.06(Geosciences, Multidisciplinary)

放射光を用いたX線回折の手段により、Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$のポストスピネル転移のカイネティクス研究を行った。Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$スピネル相がペロフスカイトへ転移する前に、SiO$$_{2}$$スティショバイト相あるいはイルメナイトが中間層として出現することを見出した。また、ポストスピネル相転移直後の粒径は過圧力によって大きく変化することがわかった。下部マントルへ潜り込むスラブの粘性とこの粒サイズ変化の関連について考察した。

論文

Radiation effects on MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$-stabilized ZrO$$_{2}$$ composite material under He$$^{+}$$ or Xe$$^{2+}$$ ion irradiation

笹島 直彦*; 松井 恒雄*; 古野 茂実*; 北條 喜一; 白鳥 徹雄

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 166-167, p.250 - 257, 2000/00

 被引用回数:19 パーセンタイル:21.26

岩石型燃料の核分裂片及び$$alpha$$線による損傷を評価するために、スピネル及び安定化ジルコニア混合材料に対するヘリウム又はキセノンイオン照射実験を行い、電子顕微鏡で観察した。イオン種は10keV He$$^{+}$$イオン及び60keV Xe$$^{2+}$$イオン、照射温度は室温及び650$$^{circ}$$Cであった。これらの照射条件のもとでは、ジルコニアの方が耐照射性に秀れていることが明らかになった。すなわちスピネルはバブルが形成されやすいのに対して、ジルコニアではバブル形成が抑えられる。また、スピネルは室温で非晶質化が起こるのに対して、ジルコニアは全く非晶質化を起こさなかった。一方、スピネル-ジルコニア、ジルコニア-ジルコニア及びスピネル-スピネルの三種類の結晶粒界のうち、スピネル-スピネル粒界にバブルが比較的形成させやすいことがわかった。

論文

Development of rock-like fuels for plutonium annihilation of plutonium in LWRs

山下 利之; 秋江 拓志; 二谷 訓子; 中野 佳洋; 中村 武彦; 白鳥 徹雄; 鈴木 康文

Proceedings of International Conference on Future Nuclear Systems (GLOBAL '99) (CD-ROM), p.8 - 0, 1999/00

軽水炉で余剰プルトニウムを消滅させるための岩石型燃料(ROX)の研究を展開した。ROX-LWRシステムは、核拡散抵抗性、環境安全性及びプルトニウム消滅率の観点から優れた特性を有する。不活性マトリックス及び燃料照射の研究から、最も有望な岩石型燃料として、プルトニウムと若干の添加物を加えた安定化ジルコニア粒子をスピネルマトリックス中に均質分散された粒子分散型燃料を開発した。また、炉心安全解析から、岩石型燃料装荷PWRは反応度事故や冷却水喪失事故条件下でも現行UO$$_{2}$$燃料装荷PWRと同等の安全性を有することが明らかになった。岩石型燃料のプルトニウム消滅量はMOX燃料と比べ約2倍大きいことがわかった。

論文

The Postspinel Phase Boundary in Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$ Determined by in Situ X-ray Diffraction

入舩 徹男*; 西山 宣正*; 黒田 幸治*; 井上 徹*; 一色 麻衣子*; 内海 渉; 舟越 賢一*; 浦川 啓*; 内田 雄幸*; 桂 智男*; et al.

Science, 279(5357), p.1698 - 1700, 1998/03

 被引用回数:180 パーセンタイル:6.31(Multidisciplinary Sciences)

Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$のスピネルとぺロフスカイト+ペリクレスの相境界をSPring-8放射光とマルチアンビル型高圧装置を用いて、その場X線観察の手段により決定した。1600$$^{circ}C$$における同境界は、21.1GPaあたりにあり、従来の試料急冷回収法による推測より約2GPa低かった。

報告書

岩石型燃料の熱膨張と熱伝導度

松田 哲志*; 小林 愼一*; 白数 訓子; 山下 利之; 大道 敏彦; 室村 忠純

JAERI-Research 97-083, 21 Pages, 1997/11

JAERI-Research-97-083.pdf:1.23MB

MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$-SZR(SZR:安定化ジルコニア)系、並びにこれに10モル%UO$$_{2}$$を加えた焼結体を作成し、室温から1500$$^{circ}$$Cまでの熱膨張率及び熱拡散率を測定した。MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$-SZRの熱膨張率はSZRの増加とともに増加し、Turnerの式による測定値に良く合致した。UO$$_{2}$$添加試料の熱膨張率は非添加のものより増加した。熱膨張補正を加えた熱拡散率と比熱推定値等から理論密度95%に規格化した熱伝導度を得た。MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$-SZRの熱伝導度は、SZR成分とともに減少し、熱伝導度値はおおよそMaxwell-Euchenの式で近似できた。UO$$_{2}$$添加試料の熱伝導度は、MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$相とSZR相の体積比が約50%より大きい領域ではUO$$_{2}$$自体のそれより大きな値を示した。

論文

Ion irradiation and annealing effects in Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ and MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$

古野 茂実; 笹島 尚彦*; 北條 喜一; 出井 数彦*; 大津 仁*; 松井 恒雄*; 室村 忠純

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 127-128, p.181 - 185, 1997/00

 被引用回数:22 パーセンタイル:14.55

岩石型プルトニウム燃料の核分裂片や$$gamma$$線による損傷及び熱的安定性を調べるため、候補母材であるアルミナとスピネルを対象に、キセノンやヘリウムイオン照射を行った。さらに照射後、焼鈍を行った。照射によって、バブル形成、非晶質化等が起り、これらによって、材料のスエリング率は0.1%のオーダであった。焼鈍では、アルミナは1000$$^{circ}$$Cから、スピネルは900$$^{circ}$$Cから、バブル成長やブリスタリングが起った。この結果、アルミナがスピネルより、いくぶん高温での安定性に優れていることが判った。

論文

In situ TEM study of radiation effect of spinel (MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$) during helium- and xenon-ion irradiations

笹島 尚彦*; 松井 恒雄*; 古野 茂実; 北條 喜一; 大津 仁*; 室村 忠純; 出井 数彦*

Proc. of Int. Conf. on Microstructures and Functions of Materials (ICMFM 96), 0, p.265 - 268, 1996/00

Pu岩石型燃料の核分裂片および$$alpha$$粒子による損傷挙動を調べるために、候補母材の一つであるスピネルを対象にHeおよびXeイオン照射を行い、損傷挙動をその場観察で調べた。照射により、バブルが形成され、また非晶質化が生じることを明らかにした。さらにバブル形成によるスエリングを評価し、0.06~0.3%になることを示した。

報告書

ハステロイXRのヘリウム中腐食におよぼす温度の影響

新藤 雅美; 塚田 隆; 鈴木 富男; 近藤 達男

JAERI-M 83-107, 20 Pages, 1983/07

JAERI-M-83-107.pdf:0.9MB

ハステロイXの耐酸化性を改良したハステロイXRについてヘリウム中の腐食挙動におよぼす温度の影響を調べた。試験条件は800$$^{circ}$$Cから1050$$^{circ}$$Cで1000hrまでとした。研究の主な目的はMn-Crスピネル酸化物の耐酸化性に対する防護機能とCr、Mnの蒸発挙動に与える影響を調べることである。又浸炭挙動についても注目した。Mn-Crスピネル酸化物の耐酸化性に対する防護機能は1050$$^{circ}$$Cまでは有効である。一方蒸発に関してはCrの蒸発損失はMnの犠牲で抑えられるものの950$$^{circ}$$C以上ではMnの蒸発も無視できない量になる。ハステロイXRの脱浸炭挙動は低温側では浸炭、高温側では脱炭傾向を示す。

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