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報告書

模擬燃焼燃料を用いた高燃焼度燃料の熱物性及び機械的物質に関する基礎的研究(II) ‐ 先行基礎工学分野に関する平成11年度報告書(中間報告) ‐

山中 伸介*; 宇埜 正美*; 黒崎 健*; 山本 一也; 滑川 卓志

JNC-TY9400 2000-011, 41 Pages, 2000/03

JNC-TY9400-2000-011.pdf:1.28MB

高燃焼度時における高速炉用MOX燃料の熱物性および機械的性質を評価するための基礎的研究を実施し、以下の結果を得た。高燃焼度時に高速炉用MOX燃料中に生成する核分裂生成物(Fission Product;FP)からなるFP析出相として、FPとアクチニド元素との複合酸化物相を取り上げその基礎物性測定を実施した。酸化物相のうちペロブスカイト型BaUO3の熱伝導率はUO2に比べ約一桁小さい値となり、燃料ペレット全体の熱伝導率を減少させる可能性があることを確認した。またBaUO3の弾性定数はUO2の弾性定数の約30%程度であることが判った。このことから燃焼が進み酸化物相が燃料母材中に析出した場合、特に偏析した場合は、燃料ペレット全体としての応力状態が不均一になり機械的特性が低下する可能性があることが判った。また、燃料母材中に固溶する元素が燃料の物性に及ぼす影響を調査するために分子動力学法(Molecular Dynamics;MD)を用いた物性予測を実施した。計算結果と昨年度実施した実験結果との間で妥当な一致が見られ、分子動力学法がMOX燃料の物性を評価する上で重要なツールと成り得ることが確認できた。

報告書

模擬燃焼燃料を用いた高燃焼度燃料の熱物性及び機械的性質に関する基礎的研究(I)- 先行基礎工学分野に関する平成10年度報告書(中間報告) ‐

山中 伸介*; 阿部 和幸

JNC-TY9400 2000-004, 78 Pages, 2000/03

JNC-TY9400-2000-004.pdf:2.39MB

高燃焼度時における高速炉用MOX燃料の挙動を把握するための基礎的研究を実施し、以下の結論を得た。プルトニウムをセリウムで代用した高速炉用模擬MOX燃料(U0.8,Ce0.2)O2にFPとして希土類元素及びジルコニウムを固溶させた模擬燃焼MOX燃料、(U0.8-yCe0.2My)O2$$pm$$x[M:NdorZr](0$$leq$$y$$leq$$0.13)の熱伝導度を評価し、添加元素濃度依存性、温度依存性を明らかにした。(U0.8-yCe0.2My)O2$$pm$$x[M:NdorZr](0$$leq$$y$$leq$$0.13)の熱伝導度を(U0.8,Ce0.2)O2の熱伝導度と添加元素濃度を用いた近似式で表現することができた。模擬燃焼MOX燃料、(U0.8-yCe0.2My)O2$$pm$$x[M:NdorZr](0$$leq$$y$$leq$$0.13)の機械的特性を試料中の音速とビッカース硬度から評価し、試料の弾性定数、ビッカース硬度及び降伏応力が添加元素濃度が増加するにつれて減少することを明らかにした。分子動力学法を用いて燃料の物性予測を、多相平衡計算プログラム"ChemSage"を用いて高燃焼度時における燃料中のFPの存在化学形態の予測を行なった。いずれの方法でも系のみを取り扱っただけであるが妥当な結果が得られた。

報告書

FINASによる溶接残留応力解析法の検討(その1)

加藤 猛彦*; 浅山 泰

JNC-TN9400 2000-047, 114 Pages, 2000/03

JNC-TN9400-2000-047.pdf:8.25MB

溶接時に生じる残留応力を、汎用有限要素コードにより予測することができれば、FBRプラントの強度評価、余寿命評価の信頼性の向上に大きく寄与することができる。本研究では、FINASを用いて残留応力解析を行う手法を検討した。まず、簡易モデルを用いてパラメータを振って予備解析を行い、基本的な手法を提案した。本手法の要点は以下の通りである。(1)熱伝導解析は、予め層数分のモデルを作成しておき、順次データを受け渡す。(2)母材および溶接金属の構成則は多直線近似を用い、硬化則は等方硬化則とする。(3)金属の溶融状態は、応力が発生しないようにユーザサブルーチンで制御する。(4)入熱時の溶接金属の線膨張率は、零と置く。次に、本手法を用いて、狭開先TIG溶接を想定した5層の平板突合せ継手および管の突合せ継手の残留応力を予測し、既往研究結果と比較した。両者は良く一致し、本提案手法の妥当性を確認することができた。

報告書

初期応力測定用解析プログラムの作成

菊地 慎二*

JNC-TJ7400 2000-013, 26 Pages, 2000/02

JNC-TJ7400-2000-013.pdf:1.25MB

核燃料サイクル開発機構では、超深地層研究所計画の一環として、地表から深度1000mまでの初期応力状態を把握することとしている。前年度までの業務では初期応力測定法のうち、最も信頼性の高いとされる応力解放法を用いて、深度1000mまで測定可能な3次元初期応力測定用のプローブを開発することとして、まずそのプローブの設計を実施した。本業務では、現在開発している測定用のプローブによって得られる測定ひずみから初期応力を計算するための解析プログラムを作成する。本プログラムは、フォートランを用いて計算し、計算結果は図化ソフトを用いて図示する。また、ウィンドウズ、マッキントッシュの両OSに対応できるようにしている。本プログラムは、携帯用のパソコンに内蔵可能であり、現場にて即、三次元主応力の取得が可能となる。

報告書

緩衝材の静的力学特性

高治 一彦; 鈴木 英明*

JNC-TN8400 99-041, 76 Pages, 1999/11

JNC-TN8400-99-041.pdf:4.49MB

緩衝材には、止水性、自己シール性、核種収着性、熱伝導性、化学的緩衝性、オーバーパック支持性、応力緩衝性等が長期にわたり維持されることが期待されている。これらの機能を比較的満足し得る材料として、天然に産する粘土が注目され、中でも圧縮されたベントナイトは、非常に低い透水性による水の動きの抑制、水の浸潤に伴い膨張し圧縮ベントナイト中の間隙や隣接する岩盤中の割れ目への充填、陽イオン核種を収着する陽イオン交換能を有している等の点で優れており、緩衝材として最も有力であると考えられている。サイクル機構では地層処分研究の一環として、人工バリア技術開発および安全評価の基礎データとするために緩衝材の特性に関する研究を進めている。本報告書は、緩衝材としての圧縮ベントナイトの力学特性の把握を目的として、圧裂試験、一軸圧縮試験、一次元圧密試験、圧密非排水三軸試験、圧密非排水三軸クリープ試験についての手順、試験条件、結果および考察について、これまで取得されていなかった物性や、既報を補完するための追加試験等に関してまとめたものである。圧裂試験結果よりケイ砂混合率、乾燥密度と引張強度の関係等、一軸圧縮試験結果より含水比、乾燥密度と一軸圧縮強度、弾性係数の関係等、一次元圧密試験結果より圧密応力と間隙比の関係等、圧密非排水三軸試験結果より有効拘束圧毎の応力経路等、圧密非排水三軸クリープ試験より、載荷応力毎のひずみ速度の経時変化等を把握することができた。

報告書

溶接構造用圧延鋼板(SM400B)の材料特性

青砥 紀身; 小峰 龍司; 加藤 章一

PNC-TN9410 97-037, 51 Pages, 1996/11

PNC-TN9410-97-037.pdf:0.77MB

本報告書は、「もんじゅ」2次系配管室の床ライナに用いられている材料である-溶接構造用圧延鋼板(旧規格名称SM41B 、現規格名称SM400B) の基本材料特性を調査し、材料試験等の検討結果に基づき- ナトリウム漏えい時の強度評価に必要な平均的な材料特性を暫定的に求めたものである。主な基本材料特性値は、以下の通りである。・ 0.2%耐力( 下降伏点)・ 引張強さ・ 縦弾性係数・ 静的応力- ひずみ関係(Ludwik 型式のおける物性値)・ クリープひずみ・ 線膨張係数・ 密度・ 比熱・ 熱伝導率

論文

放射線を照射されたコンクリートの環境特性と力学的性質に関する研究

柿崎 正義*; 出井 義男; 助川 武則; 圷 陽一; 畑野 肇*; 栗岡 均*

日本建築学会構造系論文集, 0(488), p.1 - 10, 1996/10

経年変化研究の一環として、長期間運転されたJPDRの生体遮蔽コンクリートの環境並びに力学的特性に関する調査を行った。調査項目の環境特性では(1)中性子及び$$gamma$$線照射量、(2)温度分布、力学特性では(1)圧縮強度、(2)静弾性係数、(3)ポアソン比等についてまとめてある。1)中性子及び$$gamma$$線照射量は、大型発電炉の40年運転時に受けるであろう照射量に相当している。2)コンクリート内の温度分布は、$$gamma$$線照射に伴う$$gamma$$発熱に大きく依存する。3)1$$times$$10$$^{18}$$n/cm$$^{2}$$までの中性子照射量では圧縮強度の低下は認められず、わずかに上昇することが確認された。以上のように実際に使用されてきた生体遮蔽コンクリートの調査から、貴重なデータが得られた。

報告書

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成7年度)概要版

not registered

PNC-TJ1380 96-004, 348 Pages, 1996/01

PNC-TJ1380-96-004.pdf:12.9MB

釜石鉱山における原位置試験の第2フェーズ(H5$$sim$$H9年度)では、次の5つの領域が研究対象とされている。すなわち、1.深部地質環境特性の把握(TASK-1)、2.深部岩盤における掘削影響領域の評価(TASK-2)、3.結晶質岩中の水理・物質移行特性の把握(TASK-3)、4.人工バリアに関する研究(TASK-4)、5.地震に関する研究(TASK-5)、である。本報告書は、主に1の深部地質環境特性の把握を目的として実施された調査・試験結果をまとめたものであり、同時にこれは他の研究のための基礎的な資料を提供するものである。

論文

Improved graphite damage model for predicting property changes of HTGR graphites under isothermal and nonisothermal irradiations

荒井 長利; H.Cords*; H.Nickel*

Journal of Nuclear Science and Technology, 29(9), p.851 - 858, 1992/09

高温ガス炉々心の黒鉛構造物は高速中性子による照射損傷を受け、工学的性質が変化する。これはその照射温度および高速中性子照射量に著しく依存している。黒鉛損傷モデル(Graphite Damage Model)は多くの黒鉛材料について観測された等温照射下の挙動を説明するために開発されて来たものであるが、本研究によりそれを非等温照射下の挙動の予測にも応用できるように改良した。この改良においては、先ず、実験データに基づき非線形最小自乗法により総数28個のグローバル定数と呼ぶモデルパラメータを決定した。更に、この新しいGDMを用いて非等温照射下の挙動を予測する漸化式を考案した。この方法の妥当性を数種の黒鉛材料に対する計算値と測定値との比較により示した。

論文

Bending deformation and fracture behavior of unirradiated and irradiated fine-grained isotropic graphite specimens

宇賀地 弘和; 荒井 長利; 磯崎 孝則

Int. Symp. on Carbon New Prossing and New Applications; Extended Abstracts,Vol. l, p.538 - 541, 1990/11

HTTR炉心構造物として用いられる微粒等方性黒鉛IG-110の曲げ変形及び破壊の挙動を調べた。照射キャプルは照射時の試料温度をよく制御する照射クリープキャプセルを用いた。非照射の場合の応力・ひずみ曲線から黒鉛材料の変形挙動においては、応力とひずみの間に非線形性が存在し、照射量の増加に伴ってこの非線形性は減少する。しかし、本研究の範囲での照射材の破壊条件を弾性ひずみエネルギー則によって簡便に整理することは困難であることが分かった。

論文

Neutron and $$gamma$$-ray irradiation effects in composite organic insulators

江草 茂則; M.A.Kirk*; R.C.Birtcher*; 萩原 幸

Journal of Nuclear Materials, 133-134, p.795 - 799, 1985/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:39.04(Materials Science, Multidisciplinary)

5種類の有機複合材料(ガラス/エポキシ,カーボン/エポキシ,ガラス/ポリイミド,カーボン/ポリイミド,アルミナ/エポキシ)を5Kと室温で中性子照射したのち、3点曲げ試験を室温で行なった。ヤング率、せん断弾性係数、極限(破壊)強度、および破壊生長エネルギーについて解析した結果、ガラス繊維強化複合材料はカーボン繊維やアルミナ繊維強化複合材料と比較して、中性子による照射損傷が顕著であることがわかった。この結果は、Eガラス中のB$$_{2}$$O$$_{3}$$が中性子と反応し、$$^{1}$$$$^{0}$$B(n,$$alpha$$)$$^{7}$$Li反応により生成される高エネルギーの反跳粒子がガラス繊維とマトリックスの界面を破壊することを反映している。一方、$$^{6}$$$$^{0}$$Co-$$gamma$$線照射の場合にはこの反応が存在しないため、機械的強度の低下は相対的に小さい。77Kでの3点曲げ試験の結果についても報告する。

論文

Thermodynamic functions in dilute Pd-H solid solutions

R.B.McLellan*; 鈴木 康文

Scr.Metall., 19, p.485 - 488, 1985/00

パラジウム金属中に固溶した水素原子の部分モルエンタルピおよび過剰エントロピは温度依存性をもっており、規則溶体を仮定したモデルから逸脱することが知られている。固溶した水素原子を調和振動子とみなし、かつ水素原子の固溶がマトリックスに与える機械的な効果を考慮したモデルを使ってこの現象を解析した結果、振動子による項が熱力学諸関数の温度依存性に大きく寄与することが明らかになった。

論文

Neutron irradiation effects on the mechanical properties of organic composite materials

江草 茂則; M.A.Kirk*; R.C.Birtcher*

Journal of Nuclear Materials, 126, p.152 - 159, 1984/00

 被引用回数:14 パーセンタイル:19.79(Materials Science, Multidisciplinary)

5種類の有機複合材料(ガラス/エポキシ、カーボン/エポキシ、ガラス/ポリイミド、カーボン/ポリイミド、アルミナ/エポキシ)を5Kと室温で中性子照射したのち、3点曲げ試験を室温で行った。これらの複合材料のヤング率は5.0$$times$$10$$^{1}$$$$^{8}$$n/cm$$^{2}$$(E$$>$$0.1MeVでは1.4$$times$$10$$^{1}$$$$^{8}$$n/cm$$^{2}$$)の中性子照射(室温)を受けても変化しない。一方、せん断弾性係数と極限(破壊)強度は、ガラス/エポキシとガラス/ポリイミドの複合材料の場合に限りこの中性子フルエンスにおいて明らかに低下するが、他の複合材料の場合には全く低下しない。この結果は、Eガラス中のB$$_{2}$$O$$_{3}$$が中性子と反応し、$$^{1}$$$$^{0}$$B(n,$$alpha$$)$$^{7}$$Li反応により生成される高エネルギー反跳粒子がガラス繊維とマトリックスの界面を破壊するためであると結論される。5Kでの中性子照射では、最高1.0$$times$$10$$^{1}$$$$^{8}$$n/cm$$^{2}$$(E$$>$$0.1MeVでは7.0$$times$$10$$^{1}$$$$^{7}$$n/cm$$^{2}$$)のフルエンスでも機械的性質の劣化は観測されない。

報告書

放射線($$gamma$$線)照射によるコンクリートの挙動に関する研究

村岡 進; 村瀬 欣伸*; 山形 茂; 中村 治人; 荒木 邦夫; 橘 宏行; 三友 昭市; 鷲野 正光; 山田 清承*; 山田 尚*; et al.

JAERI-M 83-004, 38 Pages, 1983/02

JAERI-M-83-004.pdf:1.76MB

高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の健全性を評価する基礎資料を得るために、$$gamma$$線の照射がコンクリートの諸物性に及ぼす影響を調べた。所定の期間養生したコンクリートを、(1)$$gamma$$線照射及び加熱環境、(2)加熱環境のみ、および(3)20$$^{circ}$$C、相対湿度90%の気中環境の異なる3種類の環境下に、加熱温度を変えて(100$$^{circ}$$C、160$$^{circ}$$Cおよび190$$^{circ}$$C)、所定の期間(300時間、600時間および1200時間)貯蔵した後、重量、圧縮強度、弾性係数、ポアソン比、寸法、および中性化の各種の物性変化を調べる実験を行った。その結果、最大1.0$$times$$10$$^{9}$$R程度のオーダーの$$gamma$$線照射量の範囲内においては、$$gamma$$線照射がコンクリートの諸物性に及ぼす影響は明確ではなく、むしろ加熱による影響の方が支配的であることがわかった。

報告書

高速原型炉高温構造設計方針材料強度基準等

not registered

PNC-TN241 81-25VOL2, 113 Pages, 1981/11

PNC-TN241-81-25VOL2.pdf:8.02MB

None

報告書

JT-60 NBI用イオン源引き出し電極'Exit Grid'の熱応力解析

柴沼 清; 栗山 正明; 小原 祥裕; 奥村 義和

JAERI-M 9539, 22 Pages, 1981/06

JAERI-M-9539.pdf:0.71MB

JT-60NBI用イオン源は50~1000KeV、35~40Aの水素イオンビームを最大10秒間安定に引き出すことが要求されている。このような高エネルギーでの長時間の運転は、重要な問題を含んでいる。特に、電極に生じる応力の評価は必要不可欠な問題となっている。ここでは、JT-60用イオン源電極の中で比較的熱入力が大きく、かつ片面入熱であるExit Gridを取り上げて、応力解析手法を確立した。電極材料として無酸素銅とモリブデンを用いた場合について解析を行ない、その結果をASME-Sec.IIIで評価した。無酸素銅の場合、応力は多孔部全休にわたって許容値を超えてしまい、大幅な設計の変更が必要となった。しかし、モリブデン電極の場合、応力が最も集中した多孔部下流側の角を完全な矩形とせず、丸みをつけた結果、応力は軽減し、許容限度内に収めることができた。

報告書

電極板の有効弾性係数の概算法

柴沼 清; 栗山 正明; 奥村 義和

JAERI-M 8923, 8 Pages, 1980/07

JAERI-M-8923.pdf:0.28MB

本報告は電極版、すなわち、冷却用のパイプを有する有孔板の有効弾性係数に関する概算法を述べたものである。電極板は直交異方性体であり、各対称軸について弾性定数を公式化し、電極板の材料に無酸素銅(E。=12500kg/mm$$^{2}$$$$nu$$。=0.34)を採用した場合の結果を以下に示す。E$$_{L}$$=3180kg/mm$$^{2}$$、E$$_{T}$$=3860kg/mm$$^{2}$$ $$nu$$$$_{L}$$$$_{T}$$=0.12、$$nu$$$$_{T}$$$$_{L}$$=0.15

報告書

多目的高温ガス実験炉用2 1/4CR-1Mo綱およびハステロイ-Xの設計データに関する調査

古平 恒夫; 鈴木 道明*; 宇賀 丈雄

JAERI-M 6213, 43 Pages, 1975/08

JAERI-M-6213.pdf:1.16MB

原研における多目的高温ガス実験炉開発の一環として「多目的高温ガス実験炉高温構造設計指針」が、ワーキング・グループ(HWG-4)を中心にまとめられた。この指針において、高温部と圧力部に構造を分離していることが特徴として挙げられ、これに伴って、使用材料も前者はハステロイ-X、後者は2 1/4CR-1Mo鋼が採用されている。本報告は、今回の設計指針の作成に際して、2 1/4CR-1Mo鋼(焼なまし材)およびハステロイ-Xの設計応力強さの妥当性の評価、あるいは、設計応力強さ決定のために、国内外の文献、カタログ、技術資料等を調査し、検討した結果をまとめたものである。なお、これらの材料の設計応力強さは、ASME Section IIIおよびCode Case 1592の決定基準に準拠して求めている。

論文

超音波による各種構造材の高温における弾性係数の測定

佐藤 千之助; 宮園 昭八郎

日本機械学会誌, 69(572), p.1146 - 1154, 1966/00

熱応力または熱衝撃による各種の構造材料の破損の問題は、最近の材料強度の主要なテーマの一つになっている、しかしこれらの課題の基礎的資料である高温における弾性係数の測定値は案外に乏しく、結局のところ高温強度の設計を不正確にする原因になることがはなはだ多い。

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