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齋藤 圭*; 平出 哲也; 高井 健一*
Key Engineering Materials, 967, p.11 - 16, 2023/07
電気化学的水素添加をしながら低ひずみ速度引張試験を行い、擬へき開破壊を示す引張強さ1500MPa級の焼き戻しマルテンサイト鋼における、水素存在下での塑性変形により形成される空孔型欠陥の挙動と、それが機械的特性に及ぼす影響を調べた。低温昇温脱離分析法(L-TDS)と引張試験を併用することで、以下の3点が分かった。(i)水素存在下での塑性ひずみ付与により空孔型欠陥の蓄積が促進される、(ii)空孔型欠陥を蓄積させた後に脱水素しても同様に延性が劣化する、(iii)50
Cから150Cの範囲で熱処理することにより、形成された空孔型欠陥の量が減少し、延性が回復する。
(001)表面の酸素欠損の修復勝部 大樹*; 大野 真也*; 稲見 栄一*; 吉越 章隆; 阿部 真之*
Vacuum and Surface Science, 65(11), p.526 - 530, 2022/11
アナターゼ型TiO(001)表面の酸素空孔の酸化を放射光光電子分光と超音速Oビーム(SSMB)で調べた。超熱酸素分子の供給により、最表面及びサブサーフェスの酸素空孔を除去することができた。アナターゼ型TiO(001)の表面には、真空容器に移す前の未処理の状態では、酸素空孔が存在している。この空孔は大気中で安定であり、酸素SSMBを用いることにより効果的に除去することができる。本成果は機能性酸化物表面処理として有望である。
based on experimental data and density functional theory calculation result渡部 雅; 中村 博樹; 鈴木 紀一; 町田 昌彦; 加藤 正人
Journal of the American Ceramic Society, 105(3), p.2248 - 2257, 2022/03
被引用回数：2 パーセンタイル：9.41(Materials Science, Ceramics)CeOのバンドギャップ,フレンケル欠陥生成エネルギー及び欠陥移動エネルギーを決定するため、DFTシュミュレーションによる評価を行った。バンドギャップ及びフレンケル欠陥生成エネルギーは欠陥平衡を解析するために使用した。欠陥平衡の酸素分圧依存性は酸素ポテンシャルの実験データとDFT計算に基づいて評価し、Brouwer図を導出した。フレンケル欠陥、電子-正孔対等の欠陥形成エネルギーを決定し、酸素拡散係数,電気伝導率,比熱容量及び熱伝導率の評価に用いた。これらの物性値のメカニズムについての理解を深めるため欠陥化学に基づく議論を行い、物性値の関係を系統的に記述した。
Wang, J.*; 波多野 雄治*; 外山 健*; 鈴土 知明; 檜木 達也*; Alimov, V. Kh.*; Schwarz-Selinger, T.*
Journal of Nuclear Materials, 559, p.153449_1 - 153449_7, 2022/02
被引用回数：3 パーセンタイル：42.88(Materials Science, Multidisciplinary)タングステン(W)マトリックス中のクロム(Cr)添加が空孔形成と水素同位体吸蔵に及ぼす影響を調べるために、W-0.3Cr合金サンプルに6.4MeV Feイオンを523-1273Kの温度範囲で照射した。これらの弾き出し損傷サンプルを673KでDガスにさらした。Wマトリックスに0.3%のCrを添加すると、特に高温照射後の純Wと比較して重水素の吸蔵が大幅に減少した。1073Kで照射されたW-0.3Cr合金の陽電子寿命は、照射されていないものとほぼ同じであった。これらの事実は、0.3%のCr添加によって空孔タイプの欠陥の形成が抑制されたことを示している。
with Pu = 0.45 and 0.68 and related defect formation energy廣岡 瞬; 松本 卓; 砂押 剛雄*; 日野 哲士*
Journal of Nuclear Materials, 558, p.153375_1 - 153375_8, 2022/01
被引用回数：5 パーセンタイル：49.08(Materials Science, Multidisciplinary)日立GEニュークリアエナジーでは、商用炉として実績のあるBWRをベースとして、高速中性子によりTRU元素を燃料として燃やすことができる資源再利用型BWR(RBWR)の開発が進められている。RBWRでは燃料設計上PuやMAの含有率が高くなる傾向があることから、本研究ではPu含有率が45at%及び68at%と、これまでの高速炉用MOXで研究されてきたものよりも高いPu含有率のMOXを対象に、酸素ポテンシャルの測定、評価を行った。還元しやすいPuの含有率が高くなると酸素ポテンシャルは高くなることが分かっているが、本研究の結果、Pu含有率68at%のMOXとPuOでは大きな違いがないことが確認された。得られたデータから、MOXの酸素/金属原子数比(O/M),温度,Pu含有率,雰囲気の酸素分圧の関係式を導出し、さらに、解析の過程で得られる欠陥生成エネルギーから、電気伝導率や比熱の考察を行った。
中村 惇平*; 川北 至信; 下村 浩一郎*; 末益 崇*
Journal of Applied Physics, 130(19), p.195701_1 - 195701_7, 2021/11
被引用回数：4 パーセンタイル：24.33(Physics, Applied)Hydrogen defects sometimes form shallow impurity levels in semiconductors, and it is an important topic for semiconductor research to investigate their details. One of the experimental methods to determine the state of hydrogen is the muon spin rotation (
SR) experiment. By observing formation of a pseudo-hydrogen atom, called muonium, it is possible to investigate the hydrogen defect levels. In a previous theoretical study, the pinning levels were calculated for various materials as a reference for hydrogen defect levels, and these levels were universally distributed near the hydrogen electrode potential. Based on the prediction, SR experiments were performed for germanium sulfide (GeS) and germanium telluride (GeTe), where the hydrogen electrode potential is located in the bandgap for GeS, but not for GeTe. As a result, the SR spectra showed that the muonium forms in GeS, while it does not in GeTe. In GeS, 58
of the muons formed muoniums. The activation energy was obtained as 
meV. The hyperfine coupling frequency was 
GHz, and the Bohr radius of muonium was 1.3 times larger than that in vacuum. These properties indicated that the identified muonium does not form a typical impurity level that affects the electrical properties.
海老原 健一; 杉山 優理*; 松本 龍介*; 高井 健一*; 鈴土 知明
Metallurgical and Materials Transactions A, 52(1), p.257 - 269, 2021/01
被引用回数：9 パーセンタイル：40.46(Materials Science, Multidisciplinary)応力腐食割れの原因の1つと考えられている水素脆化に関し、近年、材料の変形時に水素により過剰生成した空孔が直接の原因と考える水素助長ひずみ誘起空孔モデルが提案されている。しかし、その定量的考察はあまりなされておらず、誘起空孔の挙動の定量的評価が必要である。このことから、本研究では、水素添加と同時にひずみを与えた純鉄の薄膜試料の水素熱脱離スペクトルを、空孔及び空孔クラスターの挙動を考慮したモデルでシミュレーションした。モデルでは、9個の空孔からなる空孔クラスター(
)までを考慮し、空孔及び空孔クラスターの水素トラップエネルギーとして、分子静力学で見積もった値を用いた。また、拡散に関するパラメータも原子レベル計算で評価した値を用いた。結果として、モデルは、全体としてスペクトルを再現し、時効処理の温度に対するスペクトルの変化も再現した。一方、実験との2つの特徴的な違いも現れ、その考察から、
及び
の拡散はモデルより遅いこと、また、水素と共にひずみを与える際に、空孔クラスターも生成されることの可能性が見出された。本モデルは、照射で生成した空孔の挙動の考察にも応用可能と考える。
伊藤 孝; 髭本 亘; 下村 浩一郎*
Journal of the Physical Society of Japan, 89(5), p.051007_1 - 051007_8, 2020/05
被引用回数：5 パーセンタイル：38.02(Physics, Multidisciplinary)Muonium (Mu) centers formed upon implantation of 
in a solid have long been investigated as an experimentally accessible model of isolated hydrogen impurities. Recent discoveries of hydridic centers formed at oxygen vacancies have stimulated a renewed interest in H
and corresponding Mu centers in oxides. However, the two diamagnetic centers, Mu
and Mu, are difficult to separate spectroscopically. In this review article, we summarize established and developing methodologies for identifying Mu centers in solids, and review recent Mu studies on said centers supposedly formed in mayenite, oxygen-deficient SrTiO
, and BaTiOH
oxyhydride.
Woo, W.*; Naeem, M.*; Jeong, J.-S.*; Lee, C.-M.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; He, H.*; Wang, X.-L.*
Materials Science & Engineering A, 781, p.139224_1 - 139224_7, 2020/04
被引用回数：58 パーセンタイル：94.70(Nanoscience & Nanotechnology)To elucidate deformation behavior behind the exceptional mechanical properties of CrCoNi based medium entropy alloys, the deformation related microstructural parameters were determined by using in situ neutron diffraction and peaks profile analysis methods. Superior tensile strength and elongation of the CrCoNi alloy is relevant to higher twin fault probability (
, up to 3.8%) and dislocation density (
, up to 9.7 
10
m
) compared to those (1.3% and 3.4 10 m, respectively) of the CrCoNiFe at 293K. Meanwhile, at 140K, the of the CrCoNiFe significantly increased up to 4.4% with the stable of 
5.0 10 m and its mechanical properties overwhelm those of the CrCoNi at 273K. Such twinning dominant deformation mechanism at low temperature is also assured by lower stacking fault energy (SFE) of the CrCoNiFe at 140K compared to those of the CrCoNi and CrCoNiFe alloys at 293K.
without stacking disorder by evacuating hydrogen from hydrogen hydrate小松 一生*; 町田 真一*; 則武 史哉*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 山根 崚*; 山下 恵史朗*; 鍵 裕之*
Nature Communications (Internet), 11, p.464_1 - 464_5, 2020/02
被引用回数：60 パーセンタイル：87.24(Multidisciplinary Sciences)水は、0Cで六方晶積層をもった通常の氷I
に凍結する。一方、ある条件では、立方晶積層を持った氷Iになるが、積層欠陥のない氷Icはごく最近まで作れなかった。今回、我々は、氷Iと同じフレームワークを持った水素ハイドレートの高圧相Cから水素を脱ガスすることによって積層欠陥のない氷Iを作る方法を発見した。これまで同様の方法で作られたネオンハイドレートからの氷XVIや水素ハイドレートからの氷VXIIの生成と異なり、今回の氷Iは、Cハイドレートから中間非晶質相やナノ結晶相をへて形成された。得られた氷Iは、積層欠陥がないために、これまで得られているものに比べ高い熱安定性を示し、氷Iに相転移する250Kまで安定に存在する。積層欠陥のない氷Iの発見は、Iのカウンターパートとして、氷の物性に与える積層欠陥の影響を調べるうえで役立つことが期待される。
Woo, W.*; Jeong, J.-S.*; Kim, D.-K.*; Lee, C. M.*; Choi, S.-H.*; Suh, J.-Y.*; Lee, S. Y.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎
Scientific Reports (Internet), 10(1), p.1350_1 - 1350_15, 2020/01
被引用回数：96 パーセンタイル：95.72(Multidisciplinary Sciences)Stacking fault energies (SFE) were determined in additively manufactured (AM) stainless steel (SS 316 L) and equiatomic CrCoNi medium-entropy alloys. In situ neutron diffraction was performed to obtain a number of faulting-embedded diffraction peaks simultaneously from a set of (hkl) grains during deformation. The peak profiles diffracted from imperfect crystal structures were analyzed to correlate stacking fault probabilities and mean-square lattice strains to the SFE. The result shows that averaged SFEs are 32.8 mJ/m
for the AM SS 316 L and 15.1 mJ/m for the AM CrCoNi alloys. Meanwhile, during deformation, the SFE varies from 46 to 21 mJ/m (AM SS 316 L) and 24 to 11 mJ/m (AM CrCoNi) from initial to stabilized stages, respectively. The transient SFEs are attributed to the deformation activity changes from dislocation slip to twinning as straining.
涌井 隆; 若井 栄一; 直江 崇; 粉川 広行; 羽賀 勝洋; 高田 弘; 新宅 洋平*; Li, T.*; 鹿又 研一*
超音波Techno, 30(5), p.16 - 20, 2018/10
J-PARCの核破砕中性子源の水銀ターゲット容器(幅1.3m、長さ2.5m)は、水銀容器と二重壁構造を持つ保護容器からなる薄肉(最小厚さ3mm)の多重容器構造で、溶接組立による複雑な構造を持つので、溶接部の検査が重要である。溶接検査の精度を向上することを目的として、欠陥を有する試験片(厚さ3mm)を用いて、新たな超音波法の適用性を検討した。50MHzの探触子を用いた水浸超音波法計測では、直径約0.2mmの球状欠陥を検出できた。その大きさは、目標とする最小検出欠陥寸法(0.4mm)より十分小さい。また、フェーズドアレイ超音波法で評価した未溶接部長さは、断面観察より得られた結果(0.81.5mm)と良く一致した。
長谷川 邦夫; Li, Y.; Mare
, V.*; Lacroix, V.*
Proceedings of 2018 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2018), 5 Pages, 2018/07
周方向の表面欠陥を有する管の曲げによる塑性崩壊応力はASME Code Section X Appendix C-5320の式により推定される。この式は、管の内外表面欠陥に適用される。著者らは欠陥部分の管の平均半径を考慮し、内外表面欠陥を有する管の塑性崩壊応力式を導いた。その結果、外表面欠陥を有する管の塑性崩壊応力はAppendix Cの式から得られる応力より小さく、内表面欠陥の応力はAppendix Cの応力より大きいことを見出した。
高野 和也; 丸山 修平; 羽様 平; 宇佐美 晋
Proceedings of Reactor Physics Paving the Way Towards More Efficient Systems (PHYSOR 2018) (USB Flash Drive), p.1725 - 1735, 2018/04
2010年に実施した、もんじゅ炉心確認試験における炉心反応度の照射依存性について評価した。ゼロ出力で実施した炉心確認試験において、
Puの崩壊に伴う反応度低下以外に、照射量増加に伴う正の反応度増加を確認した。照射依存の反応度増加は炉心確認試験開始から約1ヶ月(10
fissions/cm
)でほぼ飽和する。照射依存の反応度増加は、自己照射損傷に伴い蓄積した格子欠陥が炉心起動中の核分裂片照射により回復したことに起因すると仮定すると、運転前にMOX燃料に蓄積した自己照射損傷に伴う格子欠陥の約47%が回復したことに相当する。
長谷川 邦夫; Li, Y.; 勝又 源七郎*; Dulieu, P.*; Lacroix, V.*
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/07
検出された内部欠陥が、機器の表面近傍にあるとき、応力拡大係数が大きくなる。このリガメントからの破壊を防ぐために維持規格では内部欠陥の接近性のルールがある。このルールによれば、内部欠陥を、内部欠陥のままにして破壊評価を扱うか、表面欠陥に置き換えて破壊評価を行う。表面欠陥に置き換えた場合、亀裂先端の応力拡大係数は増大する。この接近性のルールの考え方は世界各国の維持規格で同じであるが、具体的なクライテリアは異なる。そこで、世界各国の接近性クライテリアの紹介をするとともに、ASME規格で用いられるクライテリアをベースにして応力拡大係数を比較する。
in GdBCO-coated conductors with crossed columnar defects around 
plane末吉 哲郎*; 岩永 泰弥*; 藤吉 孝則*; 高井 洋輔*; 向田 昌志*; 工藤 昌輝*; 安田 和弘*; 石川 法人
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 27(4), p.8001305_1 - 8001305_5, 2017/06
被引用回数：8 パーセンタイル：39.40(Engineering, Electrical & Electronic)高速重イオンを複数の方向から照射したGdBCOコート線材における磁束ピニング特性を詳細に調べた。具体的には、交差した方向からイオン照射し、交差した柱状欠陥をab面に対して対称に形成した。その際、交差角度を5度から15度まで系統的に変化させることにより、交差角度が磁束ピニング特性に与える影響も調べた。その結果、交差角度が5度の場合、臨界電流密度()の磁場角度依存性曲線において一つのピークが現れることが分かった。交差角度を15度まで広げていくと、の磁場角度依存性曲線において3つのピークが現れることが分かった。そのうち、中央の一つのピークは、面自体に磁束がピニングされる寄与で、その周りの2つのピークは交差する柱状欠陥それぞれの寄与であることが考えられる。磁場角度が面方向に近い時には、磁束線の線張力が強く、磁場角度がab面方向から離れるにつれて弱くなることを示唆していると考えられる。
末吉 哲郎*; 西村 太宏*; 藤吉 孝則*; 光木 文秋*; 池上 知顯*; 石川 法人
Superconductor Science and Technology, 29(10), p.105006_1 - 105006_7, 2016/10
被引用回数：10 パーセンタイル：41.45(Physics, Applied)YBaCu
Oy(YBCO)薄膜において、イオン照射によって3方向に角度を分散させた柱状欠陥を導入することによって、超伝導磁束のピニング特性の変化を系統的に調べた。具体的には、輸送電流方向に対して垂直な面内に3方向を設定したA条件と、平行な面内に3方向を設定したB条件とで比較した。もともとのYBCOの臨界電流密度の異方性が、それぞれの柱状欠陥の導入条件によってどのように変化するかが焦点である。その結果、B条件の方が特に高い臨界電流密度を示すことが分かった。この結果は、柱状欠陥の磁束ピニング特性の向上効果は、それぞれの柱状欠陥の向上効果の単純な和ではないことを示した。また、その向上効果を最大化するためには、柱状欠陥の数だけでなくその方向の条件を工夫することによって達成可能だということを明らかにした。
海老原 健一; 齋藤 圭*; 高井 健一*
「水素脆化の基本要因と特性評価研究会中間報告会」シンポジウム予稿集(USB Flash Drive), p.30 - 35, 2016/09
鉄鋼の水素脆化機構を理解するために必要な鉄鋼中の水素トラップ状態を推定するために、昇温脱離解析(TDS)で得られる水素昇温脱離スペクトルが用いられる。近年、水素添加しひずみを与えた焼戻しマルテンサイト鋼における空孔型欠陥の生成が報告されていることから、そのような鋼材の試料における空孔型欠陥が水素トラップ状態への影響を評価するため、空孔型欠陥が温度によって変化する過程を組み入れた昇温脱離モスペクトルの数値モデルについて検討した。結果として、空孔の拡散及び消滅の過程のみを取り入れたモデルは、実験スペクトルの空孔の昇温脱離ピーク付近にピークを再現するが、空孔のピークと転位のピークの間の水素放出を再現できなかった。そして、空孔クラスターの簡易モデルを考慮したところ、空孔ピークと転位ピークの間に水素放出が現れる可能性が見られた。しかし、実験スペクトルの詳細な再現にはいたらなかった。それは、空孔クラスターの簡易モデルによるものと考えられる。
長谷川 登
化学, 71(3), p.72 - 73, 2016/02
日本には、非常に多くのトンネルがある一方で、それらは高度経済成長期に建設されたものが多く、その老朽化が社会問題となっている。今回我々は、レーザーを用いてトンネルコンクリート内部の外からは見えない「ひび割れ」等の欠陥を遠隔・非接触で検出する「レーザー欠陥検出法」の高速化を行った。レーザー技術総合研究所と協力し、コンクリート壁を振動させる振動励起レーザーと振動を検知する計測系の高速化を行い、実験室内の模擬欠陥を対象として、従来の約50倍の速さに相当する25ヘルツでの欠陥の検出に成功した。この計測手法に関する解説を行った。
長谷川 邦夫*; Li, Y.; 芹澤 良輔*; 菊池 正紀*; Lacroix, V.*
Procedia Materials Science, 12, p.36 - 41, 2016/00
被引用回数：1 パーセンタイル：58.04(Engineering, Mechanical)供用期間中検査などで確認された内部欠陥は構造物の自由表面に接近する場合は、この欠陥を内部欠陥それとも表面欠陥としてモデル化すべきかを決定するために、欠陥の表面接近ルールが適用される。しかし、主要国間の維持規格の内部欠陥から表面欠陥に置き換えに係る接近特性因子が異なる。本論文では内部欠陥が自由表面に接近する場合の応力拡大係数の干渉効果に関する考察から、内部欠陥から表面欠陥への置き換えに係る接近特性因子を明らかにした。
