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論文

Melting behavior and thermal conductivity of solid sodium-concrete reaction product

河口 宗道; 宮原 信哉; 宇埜 正美*

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(6), p.513 - 520, 2019/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:58.8(Nuclear Science & Technology)

本研究はナトリウム-コンクリート反応(SCR)によって発生する生成物について、融点及び熱伝導率を明らかにしたものである。試料は次の2種類の方法で作製した。1つ目は加熱炉内でナトリウムとコンクリート粉末の混合物を加熱したものである。2つ目はSCR実験を行い、その堆積物をサンプリングしたものである。前者は、過去の実験からナトリウムとコンクリートの混合割合を決定しており、後者は温度履歴やナトリウムとコンクリートの分布等、より現実的な条件を模擬している。熱重量・示唆熱(TG-DTA)測定から、試料の融点は865-942$$^{circ}$$Cであることが示されたが、金属ナトリウムを含む試料の融点は明確には分からなかった。そこで、より現実的な2つの試料については加熱炉内におけるその圧縮成型体の観察を行った。その観察により軟化温度は800-840$$^{circ}$$C、融点は840-850$$^{circ}$$Cであることが分かった。融点はTG-DTAの結果から10-20$$^{circ}$$C低い温度となった。FactSage 7.2による熱力学計算から、融解が始まる温度はNa$$_{2}$$SiO$$_{3}$$やNa$$_{4}$$SiO$$_{4}$$等の構成物質の融解により起きることが分かった。反応生成物の熱伝導率は$$lambda$$=1-3W/m-Kとなった。これは、xNa$$_{2}$$O-1-xSiO$$_{2}$$ (x=0.5, 0.33, 0.25)の熱伝導率と同程度であった。700$$^{circ}$$Cにおけるこの熱伝導率は非架橋酸素数(NBO/T)の式によって説明されることが分かった。

報告書

スイープガスライン閉止栓の開発

菊地 泰二; 山田 弘一*; 齋藤 隆; 中道 勝; 土谷 邦彦; 河村 弘

JAERI-Tech 2004-026, 28 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-026.pdf:2.06MB

トリチウム増殖材の照射試験は、照射試験後に内部のトリチウム増殖材を取り出し、各種照射後試験が実施される。照射試験体を切断する際には、トリチウム増殖材装荷部からはトリチウムガス再放出が考えられること、また、切断時にスイープガス配管内にカナル内の水が流れ込まないようにする必要があることなどから、スイープガス配管を閉止する必要がある。しかしながら、スイープガス配管の閉止に際しては、中性子照射の影響や非常に小さい装荷スペース及び高い密封性能に加えて、簡便な操作方法にする必要があること等の諸要求条件から、既存のバルブやプラグ等を用いることができない。そのため、上記条件に適合する閉止栓を検討する必要がある。本書では、照射試験体切断時にスイープガス配管を閉止するための閉止栓の開発及び実際の照射試験体切断における閉止栓の操作要領について報告する。

論文

In situ observation of a first-order liquid-liquid transition in phosphorus

片山 芳則

Journal of Non-Crystalline Solids, 312-314, p.8 - 14, 2002/10

 被引用回数:27 パーセンタイル:15.26(Materials Science, Ceramics)

最近、われわれはSPring-8の原研ビームラインBL14B1を用いた高温高圧X線回折その場観察法によって、液体リンの二つの特徴的な構造の間で急激な圧力誘起構造変化が起こることを世界で初めて見いだした。本講演では、この研究について紹介する。X線回折実験の解析から明らかにされた特徴、すなわち、リンに分子性液体と重合した液体の二つの特徴的な構造があること、その間で急激かつ可逆的な変化が起こること、変化の途中で二つの構造が共存することなどは、この変化が1次の液体-液体相転移であることを強く支持している。さらに、最近のわれわれのX線回折実験による融解曲線の決定と、X線吸収実験による密度測定から、この二つの液体相が実際に大きく異なった密度を持っていることが明らかとなった。また、より高圧では、液体ヒ素の構造に良く似ていることも明らかになった。

論文

ペレット熱特性

中村 仁一

最新核燃料工学; 高度化の現状と展望, p.93 - 98, 2001/06

UO$$_{2}$$ペレットは燃焼度の増大とともにFPの生成と固溶、照射損傷の蓄積等により種々の熱特性、熱伝導率、比熱容量(比熱)、融点等が変化する。これらの熱特性は燃料の温度、FPガス放出、PCMI等に影響を与え、燃料挙動を支配する重要な因子である。最近の軽水炉燃料の高燃焼度化に伴い、これらペレットの熱特性の燃焼度依存性データが蓄積されつつある。本報は、最近のUO$$_{2}$$の熱特性研究の現状をまとめたもので、原研の行った高燃焼度燃料の熱拡散率測定や、比熱測定の成果を含め、熱伝導率に対する燃焼度及びリム組織生成の影響、比熱及び融点に対する燃焼度の影響等を説明している。

報告書

雑固体廃棄物の溶融固化体製作条件に関する調査・検討(受託研究)

福井 寿樹; 中塩 信行; 磯部 元康; 大竹 敦志*; 涌井 拓治*; 平林 孝圀*; 中島 幹雄

JAERI-Review 2000-033, 82 Pages, 2001/02

JAERI-Review-2000-033.pdf:2.61MB

原子力施設において発生する低レベル雑固体廃棄物をプラズマ加熱により溶融処理し、安定した品質の溶融固化体を製作するためには溶融スラグの流動性を向上する必要がある。一般には、より高温で溶融処理し、溶融助剤等を添加することにより流動性を向上することが考えられるが、耐火物侵食の抑制や減容性の確保といった観点からは望ましい方法とはいえない。そこで、本稿では廃棄物中に含まれ、溶融スラグに対して流動性向上が期待される化学成分(FeO)に着目し、溶融スラグの流動性を向上させるとともに、溶融条件の緩和を図るものとした。まず、状態図及び粘性データの文献調査により、流動性向上成分であるFeOによる溶融スラグの融点降下及び粘性低下が期待できることを確認した。さらに、実際の雑固体廃棄物処理を想定し、融点降下及び粘性低下の観点から最適な溶融条件を検討した結果、(CaO+FeO)/(SiO$$_{2}$$+Al$$_{2}$$O$$_{3}$$)で定義される塩基度を0.5~0.6以上に保つことにより、安定した溶融処理が可能であることがわかった。

論文

SF$$_{6}$$プラズマを用いた新しいイオン生成法

大越 清紀; 齋藤 勇一; 田島 訓

化学と工業, 52(11), p.1409 - 1412, 1999/11

フリーマンイオン源で高融点物質のニオブ(Nb)、ボロン(B)及びシリコン(Si)等を容易にイオン化するために、化学的に安定なSF$$_{6}$$ガスと固体試料を用いた新しいイオン生成法を開発した。高融点物質の多くはフッ化物になると蒸気圧が上昇する。例えばBの蒸気圧は常温ではほとんどゼロであるが、BF$$_{3}$$になると10$$^{5}$$Pa以上になる。SF$$_{6}$$プラズマ法はプラズマ生成室内に固体試料を置き、SF$$_{6}$$プラズマにより固体試料のフッ化物を生成し、そのプラズマを得るものである。これにより得られたNb,B及びSiのイオンビーム強度は、従来法(Arプラズマ)と比較するとそれぞれ200倍、13倍及び7倍であった。このようにSF$$_{6}$$プラズマ法は高融点物質を効率良くイオン化し、大強度のビームを提供することを可能にした。

報告書

ウラン-プルトニウム混合酸化物燃料の融点評価

石井 徹哉; 廣沢 孝志

PNC-TN9410 97-075, 20 Pages, 1997/08

PNC-TN9410-97-075.pdf:0.71MB

高速炉用ウランープルトニウム混合酸化物燃料の融点に関しては、従来、1960年代の知見に基づく評価が行なわれてきた。一方、80年代から最近にかけての融点実測値の拡充や測定精度の改善により、60年代の融点報告値の一部について下方修正を行なう必要があることや、燃焼に伴う融点変化に関して60年代の知見とは異なる傾向が認められるようになった。そこで、本研究では、現時点における最新の知見を考慮したMOX燃料の融点評価を行ない、得られた成果を高速炉の熱設計に反映することを目的とした。評価においては、予めUO2-PuO2-PuO1.61の擬3元系理想溶体モデルを仮定した上で、融点がPu濃度、O/M比、燃焼度に対する依存性を有するものとしてそれら依存性を独立に評価するとの方法を用いた。本研究で得られた融点評価式を、以下に示す。 割愛上式中の$$Delta$$TPuは融点のPu濃度依存性、$$Delta$$TO/MはO/M依存性、$$Delta$$TBuは燃焼度依存性をそれぞれ意味し、UO2融点(T0)からの変化量として整理している。なお熱設計上は、融点実測値に対して保守的な評価となることが必要とされるため、熱設計時には、上式に、上式より得られる評価値と実測値との最大差を定数項$$delta$$Tとして加えた以下の式の使用を推奨する。 割愛上式の適用範囲は、以下の通りである。 Pu濃度:0$$<$$PU$$leq$$60% O/M比: $$leq$$OM$$leq$$2.00 (O/Pu比換算で1.61以上2.0以下)

論文

Development of post-irradiation examination techniques at the reactor fuel examination facility

山原 武; 西野 泰治; 天野 英俊; 石本 清

IAEA-TECDOC-822, 0, p.43 - 54, 1995/09

IAEA Technical Committee Meeting on Recent Development on Post-Irradiation Examination Techniques for Water Reactor Fuel,17-21 October 1994,Cadaracheにおいて、燃料試験施設の最近の照射後試験技術の開発について発表する。燃料試験施設では、軽水炉高燃焼度燃料の照射後試験に最も力を注いでいるが、燃焼度の伸長とともに従来の試験技術をそのまま適用することが困難となってきた。その例としてパンクチャー試験技術及び脱燃料技術があり、これらの技術開発を行った。また、新たな照射後試験ニーズに応えてペレット熱拡散率測定装置及びペレット融点測定装置の開発を行った。今回はこの4件の技術開発に関して報告する。

論文

マイクロカプセル化相変化物質スラリー熱媒体,2; 粒径と相変化挙動

秋野 詔夫; 高瀬 和之; 久保 真治; 長島 昭*; 鷺谷 昭二郎*; 中西 真行*

第31回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 0, p.589 - 591, 1994/00

相変化物質(PCM)の大きな潜熱を熱輸送に利用することをねらいとして、PCMをマイクロカプセル(MC)化技術によって独立・安定な微粒子とし、低蒸気圧・低粘性の液体中に分散させ、高熱輸送密度・低運動圧力・低消費動力を特徴とするスラリー状熱媒体の開発を進めている。開発課題は、耐熱性・耐久性に富むMC化粒子と長期安定なスラリーの開発、熱物性データの整備、伝熱・流動特性の解明、利用技術の確立等である。本報告は、試作したMC化粒子及びスラリーの融点・凝固点と粒子径、PCMとMC物質組合わせの関係を、示差走査熱量計を用いて測定した結果を述べるものである。成果は、融点は一定値であったが、凝固点は粒径・乾燥/湿潤状態・PCM物質・MC物質等の影響を受け、過冷却現象を生じることを見い出した。さらに、物質の組合わせによって、過冷却を回避できる可能性があることを示した。

論文

Divergence of imaginary part of dielectric permittivity at the melting point in KCl

舘野 淳

Nature, 325, p.43 - 44, 1987/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:81.01(Multidisciplinary Sciences)

典型的なイオン結晶であるKClの融点付近でのイオンの挙動を調べるために、25$$^{circ}$$C$$sim$$792$$^{circ}$$Cまでマイクロ波領域(9.12GHz)での誘電率の測定を行った。室温から融点直前までは、$$varepsilon$$$は$ほぼ一定であり($$varepsilon$$$$^{=}$$0.004$$pm$$0.001)一方、$$varepsilon$$'は温度上昇とともに減少する(25$$^{circ}$$Cで$$varepsilon$$'=2.28$$pm$$0.05、700$$^{circ}$$Cで$$varepsilon$$'=1.28$$pm$$0.05)。融点において、$$varepsilon$$'は固体の値($$varepsilon$$'$$sim$$1.2)から液体の値($$varepsilon$$'$$sim$$1.8)へと急激に変化するが、$$varepsilon$$'はこの点で発散する。一般に二次転移や臨界点でサセプティビリティは発散するが、一次転移である融解には、直接にこの説明を適用することはできない。最近では融解におけるゆらぎの割合を強調した理論が出されているが、本実験の結果はこのような理論と関連付けられるかも知れない。

論文

Durability of radiation-sterilized polymers, VI; Irradiation effect of thermal quenching polymer

吉井 文男; 幕内 恵三; 石垣 功

J.Appl.Polym.Sci., 32, p.5669 - 5671, 1986/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:31.08(Polymer Science)

ポリプロピレンのモルホルジーと耐放射線性との関係を明らかにするために、高温で融解したポリマーを種々の温度で結晶化した試料の照射効果を調べた。劣化の程度は引張試験による破断伸びで評価した。結晶化を水を通したプレス中で行った場合は、2.5Mradの照射で伸びがなくなってしまう。一方、ドライアイスで-60$$^{circ}$$Cに冷却したメタノール中および水道水中で急冷した試料は、2.5Mradまでは破断伸びの減少が全くなく、劣化しにくいことが分った。これらの試料の融解挙動は、ドライアイス-メタノール中で急冷したものは融解の開始温度と融点がプレス中で冷却したよりも低い。この事実から、ポリプロピレンにおいては、OSC曲線の低温側で融解する成分が多いと耐放射線性がよくなることが明らかとなった。

論文

モリブデンの超高真空中急速熱サイクル疲労

菊山 紀彦; 奥 達雄; 石原 秀夫*

日本原子力学会誌, 24(12), p.980 - 988, 1982/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:77.64(Nuclear Science & Technology)

トカマク型の核融合炉や核融合臨界実験装置は、パルス的な運転がなされるため、その構造材料は急激な温度や応力のサイクルを受けると予想される。特にプラズマ第一壁の温度条件は苛酷であり、熱疲労が寿命決定の因子の一つになると考えられる。モリブデンを対象材とした温度サイクルによる熱疲労試験をJT-60のプラズマ第一壁の使用条件を近似した超高真空中で行った。JT-60の磁気リミタ板と等価なサイズの粉末冶金モリブデン材から試験片を採取し、軸方向変位を拘束した条件で上限温度1600$$^{circ}$$Cとし下限温度を500~1300$$^{circ}$$Cの範囲で変化させた熱サイクル疲労試験を行った。1600$$^{circ}$$C-500$$^{circ}$$Cの条件では試験片は破断したが、それ以外の条件では破断せず、また全ての条件で著しいバルジングとネッキングを生じた。

報告書

高レベル廃棄物の処分岩体および処分地層としての岩石の熱特性

下岡 謙司; 石崎 寛治郎*; 岡本 雅道*; 熊田 政弘; 荒木 邦夫; 天野 恕

JAERI-M 9247, 28 Pages, 1980/12

JAERI-M-9247.pdf:0.76MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、廃棄物から発生する崩壊熱の岩石に及ぼす影響を考慮し、岩石の耐熱性の観点から廃棄物固化体の処分条件を設定することを目標に岩石の熱特性について検討した。我が国の地層を構成する代表的な岩石である珪藻土、流紋岩、変朽安山岩、砂岩、石灰岩、玄武岩、花崗岩、ゼオライト質岩、安山岩および凝灰岩に関して、比熱、熱伝導率、熱膨張率、一軸圧縮強度および示差熱分析等の熱物性を測定し、これらの結果に基づき処分地層としての岩石の耐熱性について高察を試みた。速報である。凝灰岩($$>$$1450$$^{circ}$$C)、安山岩(1300$$^{circ}$$C)、ゼオライト質岩(1250$$^{circ}$$C)、花崗岩(1200$$^{circ}$$C)、玄武岩(1150$$^{circ}$$C)がかっこ内に示した融点まで比較的安定した耐熱性を有することがわかった。石灰岩は650$$^{circ}$$Cで脱炭酸を生じ、珪藻土(200$$^{circ}$$C)、流紋岩(450$$^{circ}$$C)、砂岩(600$$^{circ}$$C)、変朽安山岩(500$$^{circ}$$C)はそれぞれの温度で分解が起こるので、これ以下の温度で工学的貯蔵をする必要がある。

論文

核融合炉構造材料の評価と開発への展望

白石 健介

日本原子力学会誌, 21(6), p.471 - 479, 1979/00

 被引用回数:0

トカマク炉の第一壁およびブランケット構造材料として設計研究にとりあげられてきた材料をその使用条件と関係させて整理し、これらの炉心構造物の候補材料の評価を行ない、材料開発の方策を考察した。核融合炉の条件で耐照射性に優れたステンレス鋼およびニッケル合金の開発試験と協力して実施することが望まれる。これらの材料については、核分裂炉を用いた照射試験の結果および加速器を用いた中性子照射の模擬試験の結果を核融合炉における高エネルギーの中性子照射損傷とを関連させるための基礎的な研究が重要である。高融点金属材料では実験炉の防護壁として使用することが考えられているモリブデン合金の接合性と照射脆化特性を改善することが材料開発の重点項目になる。モリブデン合金の開発試験では5年程度の予備的な試験研究を行った後、使用に耐える材料開発の可能性について再評価することが望ましい。

論文

Lamellae thickening of nylon 66 crystals annealed in glycerol

三友 宏志*; 中里 恵一*; 栗山 将

Reports on Progress in Polymer Physics in Japan, 19, p.169 - 172, 1976/00

ナイロン66を膨潤状態(グリセリン中)で熱処理するとラメラ晶の厚化現象が階段状で生ずることが見出された。X線回折による長周期変化、DSCによる融点の変化を熱処理温度を関数にとって調べた。

報告書

被覆粒子照射用キャプセル(72F-7A)の故障報告

八巻 治恵; 野村 靖; 長松谷 孝昭; 山原 武; 酒井 陽之

JAERI-M 6250, 76 Pages, 1975/10

JAERI-M-6250.pdf:5.75MB

昭和49年5月20日JMTR第27サイクル運転中、多目的高温ガス炉用被覆粒子燃料の試験試料の照射キャプセル72F-7Aから微量の核分裂生成物が漏洩するという異常現象が発生した。この原因究明のため調査・試験を行なった結果、照射時に試料温度を約1600$$^{circ}$$Cに保持するために、キャプセル内に組込んだ熱反射板(材料はNi)と不純物ガス吸着を目的とした板(TiおよびZr)が接触しており、この部分の温度が照射時約1000$$^{circ}$$Cとなり接触点を通してこれらの金属の拡散が起き、この温度で液相をなす低融点合金ができ、燃料被覆管(Nb-1%Zr)をも溶し管壁にピン・ホールができたためであることが判った。この報告書は故障の発生状況および処置、キャプセル設計の考え方、原因究明のため行った照射後試験および模擬キャプセルを用いた再現確認試験について報告する。

報告書

(U,Pu)O$$_{2}$$燃料の融点の評価

小泉 益通; 古屋 広高

PNC-TN841 74-22, 30 Pages, 1974/08

PNC-TN841-74-22.pdf:0.63MB

(U,Pu)O$$_{2}$$燃料融点を、用いた材料の製造方法、測定時の試料の加熱方法、測温方法等の実験条件から評価した結果、Lyon & BailyとAitken & Evansの2つの測定結果が、最も信頼できることが判明した。一方、照射した条件では、燃料内の急激な温度勾配の結果生ずる酸素(O/M比)の再分布、プルトニウムの再分布のため、その融点は、未照射燃料に比べ減少する。この減少量は、これまでの報告値の評価の結果、おおよそ次の値となる。[O/M比再分布による効果: 30$$sim$$50$$^{circ}C$$][プルトニウム比再分布による効果: 40$$sim$$50$$^{circ}C$$]

論文

イオン結晶の融点

舘野 淳

化学の領域, 27(6), p.533 - 534, 1973/06

イオン結晶の融点、融解機構についての研究の現状を簡単に紹介し、イオン結晶については、Lindemannの式を変形した、T$$_{m}$$=CKr$$_{0}$$$$^{2}$$$$^{/}$$($$varepsilon$$$$_{infty}$$)$$^{p}$$が成立することを述べた。ここに、Kは格子振動の力の定数、r$$_{0}$$は原子間距離、$$varepsilon$$$$_{infty}$$は高周波誘電率、pはアルカリ・ハライドについては0.4その他は1である。融点T$$_{m}$$のこの$$varepsilon$$$$_{infty}$$への依存は拡散の活性化エネルギーEdの$$varepsilon$$$$_{infty}$$への依存に関係すつものと考えられる。

報告書

燃焼度模擬混合酸化物燃料の炉外評価試験(VI) 融点測定

小泉 益通; 鹿島 貞光*; 新保 勝利*; 照沼 俊弘*; 小松 純治*; 松本 憲一*

PNC-TN841 71-38, 8 Pages, 1971/11

PNC-TN841-71-38.pdf:0.24MB

FP蓄積による融点の変化を知るため,20%PuO2-UO2に代表的な固体状FP元素を10種類混入して,燃焼度を50,000MWD/Tに模擬した燃料の融点を測定した。使用した炉はV型フィラメント炉で,約1.5kg/cm2の5%H2-Heガス中で測定を行なった。温度測定はグローブ・ボックスのホマライトを炉の石英ガラスを通し,200mmの望遠レンズを付けた2色式温度計を用いて行なった。温度測定の際,試料の直接観察とともにサーマル・アレストを取った。試料測定の結果50,000MWD/Tまでは融点にほとんど変化は見られず,50,000$$sim$$150,000MWD/Tまではほぼ直線的に低下する傾向がある。100,000MWD/Tでは約15$$^{circ}C$$,150,000MWD/Tでは約60$$^{circ}C$$の低下が見られた。また125,000MWD/Tの燃焼に相当する量の固体状FP元素を7種類入れたUO2について同様の測定を行なった結果,約140$$^{circ}C$$の融点の低下が認められた。

口頭

燃料デブリの性状把握(27'A),4; Gdを含有する模擬デブリの物性評価

森本 恭一; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 渡部 雅; 米野 憲; 小笠原 誠洋*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の炉心にはGd$$_{2}$$O$$_{3}$$を含むUO$$_{2}$$燃料が装荷されていることから、デブリに係る一連の評価の中ではGdの影響について評価しておく必要がある。同時に、炉心からのデブリ取出し作業において溶融燃料の再配置による再臨界への懸念から、炉内のGdの分布状態を把握することも極めて重要な課題となっている。本研究ではGd含有模擬デブリ試料:(U$$_{0.45}$$Gd$$_{0.05}$$Zr$$_{0.50}$$)O$$_{2-x}$$を調製して融点を測定し、溶融固化した試料のGdの分布状態や熱伝導率などを評価することにより、模擬デブリ中のGdの状態や基礎特性について評価した。この結果、模擬デブリ中のGdはデブリ内に均質に分布することが確認された。また、融点は(U$$_{0.5}$$Zr$$_{0.5}$$)O$$_{2}$$と同程度、熱伝導率は(U$$_{0.5}$$Zr$$_{0.5}$$)O$$_{2}$$の溶融試料に比べて低いことがわかった。

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