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論文

Anomalous small-angle X-ray scattering (ASAXS) study of irradiation-induced nanostructure change in Fe-ion beam irradiated oxide dispersion-strengthened (ODS) steel

熊田 高之; 大場 洋次郎; 元川 竜平; 諸岡 聡; 冨永 亜希; 谷田 肇; 菖蒲 敬久; 金野 杏彩; 大和田 謙二*; 大野 直子*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 528, p.151890_1 - 151890_7, 2020/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

ステンレス鋼の放射線照射によるナノ構造変化観測用異常分散X線小角散乱(ASAXS)装置を開発した。イオンビーム照射前後のMA956試料の散乱パターンを比較したところ、Cr析出物の形状は全く変化していないことが判明した。

論文

Energy loss process analysis for radiation degradation and immediate recovery of amorphous silicon alloy solar cells

佐藤 真一郎; Beernink, K.*; 大島 武

Japanese Journal of Applied Physics, 54(6), p.061401_1 - 061401_6, 2015/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:81.29(Physics, Applied)

薄膜安価な宇宙用太陽電池への応用が期待されているa-Si/a-SiGe/a-SiGe三接合太陽電池の放射線照射劣化機構について詳細に調べた。シリコンイオン, 電子線, 陽子線照射による電気特性劣化をその場電流・電圧測定システムを用いて調べたところ、照射直後から顕著な回復が生じること、またそれが放射線の種類や温度によらず発生することが分かった。これは実宇宙空間での劣化予測において重要な現象であり、短絡電流をパラメータとして用いることで、回復挙動の予測が可能であることを明らかにした。さらに、入射粒子のエネルギー損失過程(イオン化エネルギー損失(IEL)と非イオン化エネルギー損失(NIEL))と相対損傷因子を解析し、電子線照射劣化に対してはイオン化線量が、陽子線照射劣化に対してははじき出し損傷線量が支配的なパラメータになると結論付けた。これは、一般的にはNIELに起因する欠陥生成(損傷)はIELよりもはるかに大きいが、電子線の場合はIELに対するNIELの比が非常に小さく、NIELに起因する損傷が無視できるためである。一方、シリコンイオン照射による劣化は、放射線の線質効果の影響を考慮する必要があることが分かった。

論文

Effect of damage on transient current waveform observed in GaAs schottky diode by single ion hit

平尾 敏雄; Laird, J. S.; 小野田 忍; 若狭 剛史; 伊藤 久義

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.187 - 189, 2004/10

荷電粒子が半導体中を通過する際、シングルイベント効果と呼ばれる電離作用による過渡電流パルスの発生はよく知られている。われわれはシングルイベント発生機構の解明とモデル構築を行う研究の一環として、短時間で発生する過渡電流波形の測定を実施し、入射イオンと発生電荷量との関係等のデータの蓄積を図っている。本研究では、GaAsショットキーダイオードを試料とし、イオンで発生する損傷が過渡電流の伝搬に及ぼす影響を明らかにするため、入射イオンの増加に伴う過渡電流波形の低下を系統的に調べ、損傷の効果について議論する。

論文

Irradiation induced degradation of high-speed response of Si $$p^{+}$$-$$i$$-$$n^{+}$$ photodiodes studied by pulsed laser measurements

Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 伊藤 久義

IEEE Transactions on Nuclear Science, 50(6, Part1), p.2003 - 2010, 2003/12

 被引用回数:10 パーセンタイル:41.13(Engineering, Electrical & Electronic)

高速pin型フォトダイオードは、将来の大容量光通信に不可欠な素子として注目されており、その宇宙適用性を判断するために放射線劣化とシングルイベントの関係を評価する必要性がある。われわれは、1.5GHzの帯域を有するシリコンpinダイオードに電子線を照射し、その劣化挙動を重イオンによるシングルイベント過渡電流から調べた。この結果、25Mradまでの電子線照射では電流波形の変化は見られないが、それ以上では急激な波高値の増加が見られ、照射量と収集される電荷量との相関を得ることができた。さらのその変化量が未照射時と比較して約60%であることも得られた。本会議では、得られた結果の詳細と劣化メカニズムについて言及する。

報告書

高分子系材料の耐放射線特性とデータ集

大強度陽子加速器施設開発センター計画グループ

JAERI-Data/Code 2003-015, 255 Pages, 2003/09

JAERI-Data-Code-2003-015.pdf:8.14MB

本資料は大強度陽子加速器計画施設(J-PARC)の各機器で使用が予想される各種高分子系材料の耐放射線特性について、既刊データの収録と合わせてまとめたものである。日本原子力研究所(原研)と高エネルギー加速器研究機構(KEK)は共同でJ-PARCプロジェクトを進めている。J-PARC加速器はビーム出力1MWの大強度陽子加速器のため、必然的に発生するロスビームが引き起こす材料の放射線損傷の影響に関し、広い範囲の機器について検討を必要としている。その使用予定材料,機器の耐放射線特性は施設稼働後の各装置の寿命・交換時期の評価、さらには保守作業における作業員の放射線被曝予測評価に極めて重要である。材料の耐放射線特性の検討では、使用目的により機械的,電気的,真空的特性などが求められる。それらは放射線の種類・エネルギー,放射線の強度等の違いに大きく依存する。本資料では、前半に高分子系材料の一般的な特徴と放射線劣化メカニズム等について紹介し、後半に材料毎の耐放射線特性を系統別に紹介している。なお、収集したデータは、国内外で刊行された報告書からの抜粋とし、出典が明らかなもののみを扱った。

報告書

複合オーバーパックの設計研究(II)(研究概要)

not registered

PNC-TJ1211 98-005, 146 Pages, 1998/02

PNC-TJ1211-98-005.pdf:2.42MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の研究開発においては、人工バリアに要求される性能を確保し得る技術的方法を明らかにするため、人工バリアの設計、製作及び施工に関する工学的検討が行われている。現在、人工バリアの構成要素の一つであるオーバーパックについては、炭素鋼単体構造からなる炭素鋼オーバーパックと、構造強度を維持するための炭素鋼本体にチタン、銅などによる耐食層を設けた二重構造からなる複合オーバーパックという二つの概念が示されており、それぞれに対してその機能性、施工性の面から検討が進められている。本委託研究では、鋼を用いた複合オーバーパックについて海外における検討事例の調査および鋼材料に関する調査とオーバーパック耐圧強度に関する検討等を実施し、これに基づいた構造概念の構築を行った上、詳細設計を実施した。次に、品質管理に関する検討ならびに放射線損傷に関する検討を行った。

報告書

複合オーバーパックの設計研究(II)

大迫 顕彦*; 田中 宏和*; 橋本 知彦*; 下田 収*

PNC-TJ1211 98-004, 68 Pages, 1998/02

PNC-TJ1211-98-004.pdf:4.66MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の研究開発においては、人工バリアに要求される性能を確保し得る技術的方法を明らかにするため、人工バリアの設計、製作及び施工に関する工学的検討が行われている。現在、人工バリアの構成要素の一つであるオーバーパックについては、炭素鋼単体構造からなる炭素鋼オーバーパックと、構造強度を維持するための炭素鋼本体にチタン、銅などによる耐食層を設けた二重構造からなる複合オーバーパックという二つの概念が示されており、それぞれに対してその機能性、施工性の面から検討が進められている。本委託研究では、銅を用いた複合オーバーパックについて海外における検討事例の調査および銅材料に関する調査とオーバーパック耐圧強度に関する検討等を実施し、これに基づいた構造概念の構築を行った上、詳細設計を実施した。次に、品質管理に関する検討ならびに放射線損傷に関する検討を行った。

論文

原子力分野への応用

松尾 秀人

新・炭素材料入門, 0, p.182 - 188, 1996/00

炭素材料学会が刊行する「新・炭素材料入門」の第3章炭素材料の応用の1節で、原子力分野への応用について記述した。この中では、原子炉用及び核融合炉用炭素材料について、使用にいたる背景、用途、材料の機能と特性、今後の展望などについて概説した。

論文

Effects of alpha decay on the properties of actual nuclear waste glass

馬場 恒孝; 松本 征一郎; 村岡 進; 山田 一夫*; 斉藤 誠美*; 石川 博久*; 佐々木 憲明*

Mater. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 353, 0, p.1397 - 1404, 1995/00

ガラス固化体の放射線に対する長期耐久性に関する知見を得るため、動燃-原研共同研究による$$alpha$$加速試験を実施した。東海再処理工場の高レベル放射性廃液を使用して$$^{244}$$Cmを添加したガラス固化体を作製し、$$alpha$$崩壊による影響を加速し、所定の経過年数に相当したガラス固化体の物性評価試験を行った。$$^{244}$$Cm添加実ガラス固化体試料の成分分析から、Cm濃度及びガラス組成はほぼ目標どおりであること、加速年時で約6千年、1万1千年におけるEPMA観察からクラックの発生は見られず、浸出試験結果でもこれまでの類似組成試料について同条件で行ってきた試験結果と著しい差異がないこと、密度では約1万年相当時で約0.5%減少すること等の結果を得た。

論文

Effects of micro-beam induced damage on single-event current measurements

平尾 敏雄; 梨山 勇; 神谷 富裕; 西島 俊二*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 104, p.508 - 514, 1995/00

 被引用回数:29 パーセンタイル:7.55(Instruments & Instrumentation)

人工衛星搭載電子デバイス等宇宙環境で使用される半導体素子には、銀河宇宙線等の高エネルギー重イオンの入射により「ソフトエラー」や「ハードエラー」などのシングルイベント現象が引き起こされる。シングルイベント現象の機構を解明するために、重イオンマイクロビームを利用し、入射時に発生する過渡電流波形から収集電荷量を求めている。本報告では、重イオンマイクロビームを入射した時の放射線損傷について、実験値とキンチンピースモデル及びトリム計算から比較検討した結果、理論的に損傷を説明できる方法が得られたので、それについて述べることとした。

論文

Tensile and shear fracture behavior of fiber reinforced plastics at 77K irradiated by various radiation sources

K.Humer*; H.W.Weber*; E.K.Tschegg*; 江草 茂則; R.C.Birtcher*; H.Gerstenberg*

Advances in Cryogenic Engineering Materials, Vol.40, p.1015 - 1024, 1994/00

補強材繊維(E-,S-,T-ガラス)、補強材クロスの織り方(2次元、3次元織り)、及びマトリックス樹脂(エポキシ、ポリイミド)の異なる6種類の高分子複合材料に対し、その機械的性質に及ぼす放射線損傷の影響を調べた。これらの高分子複合材料に2MeV電子線(最高1.8$$times$$10$$^{8}$$Gy)、$$^{60}$$Co-$$gamma$$線(最高1.8$$times$$10$$^{8}$$Gy)、及び、高速中性子(最高5$$times$$10$$^{22}$$n/m$$^{2}$$、E$$>$$0.1MeV)を照射したのち、77Kで引張り試験と層間せん断試験を行った。一部の試験片に対しては、5Kで中性子照射したのち室温まで昇温することなく77Kで機械試験を行った。その結果に基づいて、高分子複合材料の放射線劣化挙動に及ぼす放射線の種類の影響、照射温度の影響、及び、昇温サイクルの影響について比較・考察を行う。

論文

Tensile strength of fiber reinforced plastics at 77K irradiated by various radiation sources

K.Humer*; H.W.Weber*; E.K.Tschegg*; 江草 茂則; R.C.Birtcher*; H.Gerstenberg*

Journal of Nuclear Materials, 212-215, p.849 - 853, 1994/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.34(Materials Science, Multidisciplinary)

高分子複合材料の機械的性質に及ぼす放射線損傷の影響を3つの観点から調べた。第1の観点は、引張り強度の耐放射線性に及ぼす放射線の種類の影響である。第2の観点は、極低温(~5K)で照射された試験片を一旦室温に昇温したときとしないときの劣化挙動の比較である。第3の観点は、種々の高分子複合材料の耐放射線性の比較である。その結果、3次元強化のビスマレイミド複合材料は、すべての照射条件下において、最も高い耐放射線性を有することが分かった。

論文

Radiation stability of ceramic waste forms determined by in-situ electron microscopy and He ion irradiation

White, T. J.*; 三田村 久吉; 北條 喜一; 古野 茂実

Mater. Res. Soc. Symp. Proc., V333, 0, p.227 - 232, 1994/00

30keVのHe$$^{+}$$イオンで照射し、熱処理を行った多相チタン酸塩セラミック固化体の放射線損傷と回復現象を透過電子顕微鏡でその場観察した。ホランダイト、ジルコノライト、ペロブスカイトを含む試料に1.8$$times$$10$$^{17}$$He$$^{+}$$/cm$$^{2}$$を照射してその変化を見た結果、これら3つの相はほぼ同じ速度で非晶質化した。この照射試料を1000$$^{circ}$$C、10分間熱処理したところ、ペロブスカイトは完全にその結晶性を回復したが、他の2つの相は部分的な回復しか示さなかった。1.5$$times$$10$$^{15}$$He$$^{+}$$/cm$$^{2}$$の照射後では、ホランダイトの非整数超格子構造は壊されたが、基本格子に影響はなかった。この線量では、ホランダイトは1000$$^{circ}$$C、1分間の熱処理で回復した。

論文

鉱物のメタミクト化現象

村上 隆

鉱物学雑誌, 22(1), p.3 - 20, 1993/01

ここ10年余の間に我々のメタミクト鉱物の知識は飛躍的に蓄積された。特に電子顕微鏡法やX線吸収分光法等の近代的手法を使い、単に現象の把握のみならず、メタミクト化の機構までわかるようになった。本論文はメタミクト化の最近の研究に関する総説である。メタミクト化の機構は次のような3段階説で説明されている。StageI:欠陥による格子の歪みで体膨張がおこる。アルファ粒子がその主因である。StageII:反跳核により構造の破壊が進行し、結晶質領域(結晶子)が孤立化し、小さくなる。StageIII:結晶質領域が消失する。

報告書

プラズマ-物質相互作用研究会1990報告書

原子分子データ研究委員会

JAERI-M 91-050, 185 Pages, 1991/03

JAERI-M-91-050.pdf:5.59MB

本報告書は、昨年7月10~11日に原研本部で開催された原子分子データ研究委員会プラズマ-物質相互作用研究会1990で発表された16編の論文をまとめたものである。主な内容は、大型トカマク第一壁の問題点、核融合炉第一壁候補材における水素の捕捉と再放出、および材料データシステムの問題点に関するものである。

論文

Alpha-decay event damage in zircon

村上 隆; B.C.Chakoumakos*; R.C.Ewing*; G.R.Lumpkin*; W.J.Weber*

American Mineralogist, 76, p.1510 - 1532, 1991/00

密度測定、X線回折、透過電子顕微鏡の結果に基づき、ジルコンの放射線損傷の過程と機構を明らかにした。損傷は10$$^{14}$$の崩壊/mgまでは蓄積される。損傷の第1段階では($$<$$3$$times$$10$$^{15}$$$$alpha$$/mg)$$alpha$$粒子により生成した点欠陥により結晶格子が膨張し歪められる。欠陥は地質時代を通じ一部アニールされる。第2段階では(3-8$$times$$10$$^{15}$$$$alpha$$/mg)反跳核による結晶構造の破壊が進む過程である。非晶質構造も一部アニールされる。第3段階は($$>$$8$$times$$10$$^{15}$$$$alpha$$/mg)完全に非晶質化した状態である。非晶質領域の密度変化は非晶質構造の変化を表している。Pu入りの人工ジルコンとの比較から照射率による損傷機構の変化はないことがわかった。

論文

Self-irradiation damage of a curium-doped titanate ceramic containing sodium-rich high-level nuclear waste

三田村 久吉; 松本 征一郎; 宮崎 崇*; White, T. J.*; 額賀 清*; 冨樫 喜博; 佐川 民雄; 田代 晋吾; D.M.Levins*; 菊地 章

Journal of the American Ceramic Society, 73(11), p.3433 - 3441, 1990/11

 被引用回数:10 パーセンタイル:42.98(Materials Science, Ceramics)

ナトリウムの多い模擬高レベル廃棄物を含むシンロックに、0.78wt%の$$^{244}$$CmO$$_{2}$$を添加して$$alpha$$加速試験を行った。出来た試料のオートラジオグラフィから、微細気孔や調製時に加えたチタンの酸化物部を除き、20$$mu$$mの解像度でキュリウム添加が均一に行なわれたことが観察された。試料の構成鉱物相としては、オランダイト、ペロブスカイト、ジルコノライトの主相の他に、フロイデンバーガイトやローベリンガイト相が含まれていた。試料の密度は、$$alpha$$崩壊数の蓄積とともに減少し、5000年の加速年数で1%の減少が見られた。浸出特性については、キュリウムの浸出率が加速年数とともに幾分高くなる傾向を示し、可溶性の元素(Na、Csなど)の浸出率が、2000年の加速年数で増加傾向を示した。

論文

X-RAY powder diffraction analysis of alpha-event radiation damage in zircon(ZrirO$$_{4}$$)

村上 隆; Bryan C.Chakoumakos*; Rodney C.Ewing*

Adv.Ceram., 20, p.745 - 753, 1986/00

Sri Lanka産のZirconは地質学的時間スケールで結晶中でのアルファ線損傷の効果を調べるのに好都合なサンプルである。7つのZirconを使いドーズ計算のためU,Th濃度を調べた後、X線粉末法により、アルファ線損傷の進行状況が解析された。その結果、結晶中でのアルファ線損傷による変化は一次的でなく次のような3段階に分けうることがわかった。(1)3$$times$$10$$^{1}$$$$^{5}$$$$alpha$$/mg以下。回折ピークは鋭いが位置は移動する。反跳核による非周期性領域(いわゆる非晶質部)の発生の段階。(2)3-8$$times$$10$$^{1}$$$$^{5}$$$$alpha$$/mg。ピークプロファイルの拡大と非対称化が進む。非周期性領域の増大の段階。(3)$$>$$8$$times$$10$$^{1}$$$$^{5}$$$$alpha$$/mg以上。X線的に非晶質になる。広範囲での周期性を失う段階。また新しいDeconrolution法で求められた格子定数は従来法によるそれと特に(2)の段階で差が認められた。

論文

Release of tritium,protium and helium from neutron-irradiated $$^{6}$$Li-Al alloy

須貝 宏行; 櫛田 浩平; 棚瀬 正和

Journal of Nuclear Materials, 139, p.248 - 252, 1986/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:32.04(Materials Science, Multidisciplinary)

長時間中性子照射した$$^{6}$$Li-Al合金($$^{6}$$Li;0.022wt%)からの水素ガス(H$$_{2}$$,HT,T$$_{2}$$)とヘリウム(He)の加熱放出を、$$^{6}$$Li燃焼率と温度の関数として研究した。トリチウムガス(T$$_{2}$$,HT)は650K付近で合金から急激に放出され、H$$_{2}$$は670K付近から徐々に放出されたのに続き、Heは合金の融点付近で放出された。T$$_{2}$$成分は、$$^{6}$$Li燃焼率とともに増加した。得られたガス中のトリチウムの最大比放射能は、純粋なトリチウムガスの比放射能(2.14PBqmol$$^{-}$$$$^{1}$$)にほぼ等しい1.98PBqmol$$^{-}$$$$^{1}$$であった。650K付近でのトリチウムの急激な放出は、合金の再結晶または放射線損傷の回復に伴なって起こるのであろう。合金の融点以下ではおそらく合金中の欠陥にトラップされることにより、Heは放出されない。

論文

Radiation damage in GaAs and ultrathin Si solar cells due to low energy electrons

松田 純夫*; 辻 政信*; 三井 光; 田中 隆一; 須永 博美

Proc.5th European Symp.on Photovoltaic Generators in Space, p.433 - 435, 1986/00

人工衛星の寿命の長期化と軽量化の要請に応え、かつ耐放射線性を考慮して試作した厚み280$$mu$$mのGaAs太陽電池と厚み50$$mu$$mの超薄型Si太陽電池に電子線を照射した結果について報告する。 加速管内電子エネルギー1.0MeV(太陽電池表面入射電子エネルギー0.92MeV)の場合を基準として、開放電圧、短絡電流、および最大出力について、0.5~3.0MeVのエネルギー範囲の電子線による損傷の換算係数を求めた。これらの電気特性の換算係数の電子エネルギー依存性はほぼ一致した。また、電子線とガンマ線の損傷等価性を調べた。その結果、電子エネルギー0.75~3.0MeVの範囲において、等価の損傷を与える電子フルエンスとガンマ線量はほぼ比例関係にあることがわかった。 以上の結果に基づいて、太陽電池の電子線損傷機構について考察する。

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