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論文

中性子ラジオグラフィによる混相流の可視化計測

呉田 昌俊

化学工学, 80(8), p.464 - 467, 2016/08

中性子ラジオグラフィは中性子を利用して物質内部を可視化計測する技術であり、X線ラジオグラフィ(レントゲン)と相補的な特長を持つ。本レビュー論文においては、その計測原理および適用事例、例えばエンジン内の潤滑油オイルの可視化、大強度陽子加速器施設J-PARC(共用中性子イメージング専用施設)を利用した最先端技術などについて、計測の次元毎に技術全体を網羅し整理した形で紹介する。

論文

エンジン内を駆け巡るオイルを可視化する

呉田 昌俊

波紋, 24(特別号), 2 Pages, 2014/11

本報では、中性子イメージング技術の基礎と利用例、中性子3次元CT技術による立体的観察と3次元測定、パルス中性子イメージングによる最先端技術について現状を纏める。運転中のエンジン内部の観察とオイル分布の計測は中性子イメージング技術を産業利用した一例である。その他、混相流の可視化や計測技術として利用されてきている。3次元観察技術はコンクリートの研究などに利用されている。J-PARCのパルス中性子を利用したイメージング技術は、従来技術では困難であった元素識別型イメージングや金属材料別イメージングなどを可能としている。また、新たにパルス中性子イメージング専用の共用装置が整備中であることを紹介する。

論文

中性子ラジオグラフィー高速度撮像法の沸騰流計測への応用,1; 計測誤差評価とボイド率計測

呉田 昌俊; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*; 秋本 肇

日本機械学会論文集,B, 67(653), p.179 - 188, 2001/01

中性子ラジオグラフィー高速度撮像法を沸騰流のボイド率計測に応用した。本報では、(a)瞬時ボイド率及び時間平均ボイド率の計測誤差を実験的、解析的に総合評価し、(b)計測結果をもとに流動パラメータがボイド率に及ぼす影響を評価することを目的とした。瞬時ボイド率(計測時間=0.89ms)の計測誤差(標準偏差/平均値)は18%以内であり、誤差最大条件で誤差の44%が中性子数の統計的変動誤差に起因し、36%が画像増幅ノイズに起因し、18%が蒸気泡の移動に起因することがわかった。また時間平均ボイド率の計測誤差は2%以内であった。瞬時ボイド率分布の時間変化量から気泡情報(寸法、移動速度等)を計測するとともに、流動パラメータが時間平均ボイド率に及ぼす影響を計測しボイド率マップを作成した。加熱長が同じ場合、流路間隙が小さいほどボイド率及び気泡寸法が大きく、限界熱流束が低く計測された。

報告書

ATR実証炉燃料の出力急昇後照射後試験(その1.IFA-591非破壊照射後試験結果報告)

上村 勝一郎; 矢野 総一郎

PNC-TN8410 97-066, 304 Pages, 1997/02

PNC-TN8410-97-066.pdf:121.03MB

新型転換炉(ATR)実証炉燃料の開発の一環として、実証炉用MOX燃料の標準燃料及び改良型燃料(Zrライナー付き被覆管)について破損限界及び出力過渡変化時の照射挙動を調べることを目的として、ハルデン炉においてATR実証炉仕様燃料の出力急昇試験(IFA-591)を実施した。この出力急昇試験後の燃料について、非破壊の照射後試験を実施し、その結果を解析・評価した。得られた結果は、以下の5点である。(1)外観観察からは、異常な傷、クラック、変形等は認められず、被覆管が健全であることを確認した。なお、出力急昇試験を通じて一部の被覆管表面の酸化が進行した。(2)プロフィロメトリの結果、燃料ロッドには特に異常は観察されなかった。なお、各燃料ロッドに平均で0.1$$sim$$0.4%の外径増加があった。(3)渦電流探傷の結果、被覆管には異常な信号変化は認められず、健全であることを確認した。確認された信号の乱れや変化は、スペーサー部の酸化膜、端栓等の構成部材によるものであることを確認し、特にペレット高さに対応した周期的な変動は、ペレットリッジ部でのPCMIによるものと推定した。(4)$$gamma$$スキャニングの結果、特異な事象は観察されなかった。軸方向の燃焼度分布について、ほぼ一定であるか、軸方向上部に向かって低下することを確認した。また、Csがランプ試験を通じて、ペレットから放出され、ペレット界面へ移動したことが観察された。(5)中性子ラジオグラフィの結果、11本中8本の燃料ロッドについて、最上段ペレットの上面にペレットの破砕が観察されたが、これ以外には燃料スタック及び被覆管とも異常は観察されなかった。また、これらの結果をもとに引き続き予定されている破壊試験について、サンプルの設定根拠をまとめた。

報告書

高密度比気液二相流に関する研究 -先行基礎工学分野に関する平成7年度報告書-

三島 嘉一郎*; 日引 俊*; 西浦 英晃*; 飛田 吉春

PNC-TY9604 96-003, 10 Pages, 1996/05

PNC-TY9604-96-003.pdf:0.34MB

本研究は,高速炉の炉心損傷事故時に炉心に形成される燃料とスティールの混合プールの沸騰挙動の解明に関する基礎研究であり,動燃と京都大学原子炉実験所との共同研究である。内容は溶融低融点金属に気泡注入を行う模擬試験に対して,中性子ラジオグラフィー手法を用いた可視化計測を行って,高密度比気液二相流の気泡径状,動態及びボイド率などの基礎データを取得すると共に,このデータを用いて動燃のSIMMER-IIIコードのモデル検証・改良などを行うものである。本年度は,共同研究の初年度として,低融点合金の予熱と吹き込みを可能とする実験装置一式の製作と気泡模擬形状の空間を有する固体資料を置いた状態でのラジオグラフィー可視化測定性確認試験を実施した。本報告書ではこの可視化測定性試験結果について報告する。

論文

Applied techniques based on neutron radiation in JAERI

石川 勇

Proc. of 11th KAIF/KNS Annual Conf., 0, p.611 - 619, 1996/00

日本原子力研究所、アイソトープ部が、民間企業、公的機関、原研の基礎研究グループと協同で開発した、$$^{252}$$Cf線源を用いる中性子応用技術のうち、いくつかの注目すべき応用例についての報告である。1)高精度コークス水分計として、$$^{252}$$Cfからの中性子とガンマ線の同時透過測定をパルス波形弁別技術により実現した。2)中性子吸収トレーサ技術を石炭液化実験プラントにおいて、石炭スラリーの流れの観測のために採用した。3)中性子の多重散乱や十分な熱化によって、鉄板ではさまれたプラスチックフィルムの厚さ計を開発した。4)原研で開発された中性子イメージングプレートの応用技術に関することなどの内容を紹介した。

論文

中性子イメージングプレート

新村 信雄*

原子力工業, 41(6), p.54 - 61, 1995/00

当研究グループは、生理機能発現に重要な役割を担う水素や水分子の位置を含めた、生体物質の原子・分子レベルでの立体構造決定のため生体物質中性子回折計を設計・建設した。充分な性能を有する中性子回折計で最も重要なものの一つは、中性子検出器である。我々は、このため富士写真フィルムK.K.と共同で中性子イメージングプレートを開発し、充分な成果が得られた。それの解説である。

論文

Imaging plate neutron detector

新村 信雄*; 唐澤 裕子*; 田中 伊知朗*; 宮原 諄二*; 高橋 健治*; 斉藤 浩樹*; 小泉 智; 日高 昌則*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 349, p.521 - 525, 1994/00

 被引用回数:151 パーセンタイル:0.52(Instruments & Instrumentation)

中性子捕獲物質として、$$^{6}$$Li、及びGdを用いた、中性子イメージングプレート検出器を開発した。イメージングプレートは、X線検出器として、ダイナミックスレンジが10$$^{5}$$、位置分解能0.2mm以下として優れた性能があるため、生体物質のX線結晶構造解析に使われ、この分野の大きな発展に寄与した。今回、開発した中性子イメージングプレートは、それと同程度の性能を有することが判明したので、生体物質の中性子結晶構造解析に大きな力を発揮することが期待される。又、中性子ラジオグラフィーへの応用の可能性も指摘された。

論文

第5回原子力先端研究国際シンポジウム微視的プローブとしての中性子利用; 中性子が拓く新世界

舩橋 達; 白井 英次; 森井 幸生; 古平 恒夫; 高橋 秀武

日本原子力学会誌, 35(9), p.809 - 811, 1993/09

1993年3月10~12日水戸で開催された標記シンポジウム(原研主催)の概要を日本原子力学会誌の「国際会議の窓」欄に報告するものである。シンポジウムの主題である「微視的プローブとしての中性子」の役割、基調講演、特別講演、パネル討論、6セッションにわたる一般招待講演、約130のポスター発表の各部について概要をまとめた報告である。

論文

$$^{2}$$$$^{5}$$$$^{2}$$Cf中性子ラジオグラフィーにおける実効線源寸法

和田 延夫; 榎本 茂正; 立川 登; 野尻 利明*

非破壊検査, 26(2), p.91 - 95, 1977/02

ラジオグラフ像形成のさいの幾何学的ボケに関係する実効線源寸法を$$^{2}$$$$^{5}$$$$^{2}$$Cf熱中性子ラジオグラフィーの場合について検討した。この中性子ラジオグラフィー系は、160mg$$^{2}$$$$^{5}$$$$^{2}$$Cf中性子源、水減連材、およびカドミウムで内張りした$$^{d}$$ivergent$型$コリメータよりなっている。熱中性子像検出にはLiFシンチレータと高感度X線フィルムとの組合せで行い、直接露出法を用いた。像質の表示にはレスポンス関数を用い、これはエッジ状カドミウム板のラジオグラフ像から求めた。系をレスポンス関数的に考察すると、幾何学的および固有のボケに関するレスポンス関数の積で表現でき、これから熱中性子源の実効寸法に関係する幾何学的ボケが求められる。実行線源寸法は用いたコリメーターの入口直径の80~90%であった。

報告書

X線マイクロラジオグラフィによる被覆燃料粒子の非破壊検査

鹿志村 悟; 林 悌二; 岩本 多實

JAERI-M 4749, 16 Pages, 1972/03

JAERI-M-4749.pdf:1.18MB

多目的高温ガス冷却炉用燃料として使用される被覆燃料粒子の非破壊検査法の一つとして、X線解析装置の低エネルギーX線源を利用し、フィルムと被覆粒子とを密着させることによりX線ラジオグラフィを行なう方法を調べた。その結果、X線エネルギー、露出時間、フィルムの種類、X線源とフィルム間の距離などを適当に選べば、鮮明かつ分解能の高いラジオグラフが得られることが判明した。また、この方法により燃料核や被覆層の寸法測定、形状や燃料核移動の観察などが非破壊的に実施でき、さらに、照射済粒子に対してでも検査できることが判明した。さらに、粒子と粒子分散ペレットに対し中性子ラジオグラフィによる検査の実験的検討を行なったが、この方法は適当でないことが判明した。

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