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報告書

中性子反射体のLi及びU不純物からのトリチウム反跳放出計算(共同研究)

石塚 悦男; Kenzhina, I.*; 奥村 啓介; Ho, H. Q.; 竹本 紀之; Chikhray, Y.*

JAEA-Technology 2018-010, 33 Pages, 2018/11

JAEA-Technology-2018-010.pdf:2.58MB

試験研究炉の一次冷却材へのトリチウム放出機構解明の一環として、PHITSを用いてベリリウム、アルミニウム及び黒鉛製中性子反射体中のLi及びU不純物から反跳放出するトリチウムについて計算した。また、この結果を用いて、具体的にJMTR及びJRR-3Mのベリリウム中性子反射体を想定し、MCNP6及びORIGEN2でLi及びU不純物から生成するトリチウム量を計算してトリチウムの反跳放出量を評価した結果、Li及びU不純物から反跳放出するトリチウムは、ベリリウムから反跳放出するトリチウムに対して無視できる程度であり、それぞれ2桁及び5桁程度小さいことが明らかとなった。

論文

Proton-induced activation cross section measurement for aluminum with proton energy range from 0.4 to 3 GeV at J-PARC

松田 洋樹; 明午 伸一郎; 岩元 大樹

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(8), p.955 - 961, 2018/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:38.14(Nuclear Science & Technology)

大強度陽子加速器施設(J-PARC)において広く用いられる構造材に対する陽子入射の核破砕反応による放射化断面積をシステマティックに測定するための一連の実験を開始した。J-PARCの3GeVシンクロトロン陽子加速器施設において提案した測定方法の妥当性の確認のため、実験データが比較的豊富に存在するアルミニウムの断面積を測定した。陽子入射に伴い、アルミニウムより$$^{7}$$Be, $$^{22}$$Na、および$$^{24}$$Naを生成する断面積を、0.4, 1.3, 2.2, 3.0GeVのエネルギーに対し測定した。有効照射陽子数決定法により実験データの妥当性を確認し、問題ないことを確認した。本実験で得た断面積を、既存の実験データ,評価済み核データ(JENDL-HE/2007)およびPHITSによる計算値と比較した。JENDL-HE/2007は実験データと一致を示したものの、PHITSによる計算値は40%程度過小評価した。この原因には、PHITSに用いられる蒸発モデルに起因すると考えられたため、Furihataにより提案されたGEMモデルを適用したところ、実験を再現できるようになった。

論文

Implementation of a low-activation Au-In-Cd decoupler into the J-PARC 1 MW short pulsed spallation neutron source

勅使河原 誠; 池田 裕二郎; 大井 元貴; 原田 正英; 高田 弘; 柿白 賢紀*; 野口 学*; 島田 翼*; 清板 恭一*; 村島 大亮*; et al.

Nuclear Materials and Energy (Internet), 14, p.14 - 21, 2018/01

J-PARCの1MWパルス中性子源では、中性子パルスの成形に用いるデカップラとして、異なる共鳴吸収材から構成し、1eVと高い中性子吸収エネルギーを有するAg-In-Cd合金を開発した。このデカップラによりパルス成形された中性子は、粉末解析の実験装置において最高分解能を更新したが、中性子照射によって生成される長半減期の108mAgの放射能が高いため使用済み機器の取扱においては短所であった。そこで、放射能を大幅に減らす代替材としてAuを使用したAu-In-Cd材の開発を行ってきた。しかしながら、実機のモデレータ・反射体に実用化する上で、大型のAu-In-Cd板と構造材のA5083材とをHIP接合し十分な接合強度を得ることが課題であった。本研究では、Au-In-Cd材の表面状態、大型化した熱容量の変化による接合部界面温度に関わる検討を行い、実規模大のHIP接合において、最適接合条件を見つけることができた。この結果、反射体へのAu-In-Cd材の実用化に成功し、中性子性能を損なわず、大幅な放射能低減の見通しを得た。

論文

A Laser ion source with a thin ohmic-heating ionizer for the TIARA-ISOL

小泉 光生; 長 明彦; 大島 真澄; 関根 俊明; 涌井 崇志*; Jin, W.*; 桂川 秀嗣*; 宮武 宇也*; 石田 佳久*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 204(1-4), p.359 - 362, 2003/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:49.34

原研高崎オンライン同位体分離器(TIARA-ISOL)用に抵抗加熱型レーザーイオン源を製作した。本イオン源では、30$$mu$$mの金属膜でできたイオン化室を用いた。その結果、イオン化室に抵抗加熱で生成される電場勾配を4-5V/cmまで増やすことができた。オフライン実験において、イオン源から引き出される$$^{27}$$Al(安定核)パルスイオンビームの時間広がりを調べた結果、半値幅が4$$mu$$mまで狭くなったことを確認した。オンライン実験において、$$^{25}$$Al(半減期7.2秒)を$$^{16}$$O($$^{12}$$C, p 2n)反応で生成し、イオン化効率を調べた結果、約0.1%を得た。

論文

R&D status of the annuler coupled structure linac for the JAERI/KEK joint project

青 寛幸; 林崎 規託*; Paramonov, V.*

Proceedings of 21st International Linear Accelerator Conference, p.82 - 84, 2003/00

ACS型加速空洞は統合計画リニアックの結合空洞型加速管(190-400MeV)として開発されてきた。空洞形状の二次元,三次元電磁場解析コードを用いた設計はほぼ終了している。これら解析と平行して、加速空洞のアルミ製モデル(二分の一スケール)を製作し、電磁場測定による解析結果の確認を行っている。このアルミモデルを用いて量産時を考慮した細部の設計の修正を行い、併せて所定性能を得るための加工,調整の手順等を検証する予定である。本発表においてはこれらモデル測定の結果と最近の開発状況を、加速空洞実機(バンチャー空洞:190MeV)製作の過程で行ったフルスケールモデルでの試験結果を含めて報告する。

論文

Heat capacity measurements on unirradiated and irradiated fuel pellets

天谷 政樹*; 宇根 勝巳*; 湊 和生

Journal of Nuclear Materials, 294(1-2), p.1 - 7, 2001/04

 被引用回数:12 パーセンタイル:30.36

未照射及び照射済UO$$_{2}$$ペレット試料の比熱容量を測定した。ペレットの高温比熱容量データは、定常運転時の燃料温度変化や事故時の燃料温度評価を行ううえで、不可欠な物性値の一つである。本測定技術により未照射アルミナ及び未照射UO$$_{2}$$試料の比熱容量を測定し、文献値と比較した結果、測定精確度は約5%と見積もられた。JRR-3M炉で焼度約40GWd/tまで照射した微小UO$$_{2}$$試料の比熱容量について測定を行った結果、2回目以降の測定値は、模擬FP添加ペレットの値とほぼ一致した。

論文

Evaluation of neutron- and proton-induced nuclear data on $$^{27}$$Al up to 2GeV

Y.-O.Lee*; J.Chang*; 深堀 智生; 千葉 敏

Journal of Nuclear Science and Technology, 36(12), p.1125 - 1134, 1999/12

 被引用回数:9 パーセンタイル:38.39(Nuclear Science & Technology)

$$^{27}$$Alに対する2GeVまでの中性子及び陽子入射核データの評価を行った。分散関係及びDirac現象論的効果を取り入れた現象論的非相対論光学ポテンシャルパラメータの最適なセットが、20-250MeVの中性子及びしきい値250MeVの陽子エネルギーに対して得られた。光学模型を用いて導出した中性子及び陽子の透過係数は、軽い放出粒子及び$$gamma$$線のエネルギー-角度相関スペクトルの計算を行うため、GNASHコードシステムの入力データとして使用された。250MeV-2GeVの入射エネルギー範囲に関しては、全断面積、反応断面積及び弾性散乱断面積は、最新の系統式を用いたフィッティングにより評価した。放出核子及びパイ中間子スペクトルは、統計崩壊を考慮した量子分子動力学法(QMD+SDM)により推定した。

論文

Quench of molten aluminum oxide associated with in-vessel debris retention by RPV internal water

丸山 結; 山野 憲洋; 森山 清史; H.S.Park*; 工藤 保; Y.Yang*; 杉本 純

NEA/CSNI/R(98)18, p.243 - 250, 1999/02

原研の事故時格納容器挙動試験(ALPHA)計画において、圧力容器内溶融炉心冷却性実験を実施した。本実験では、テルミット反応により生成した酸化アルミニウムをシビアアクシデント時に生成される溶融炉心模擬物として用い、水で満たした圧力容器下部ヘッド試験容器に投入した。実験後に実施した種々の試験及び試験容器壁の熱応答から、固化した酸化アルミニウムと試験容器壁との境界にギャップが形成されたことが明らかになった。原研で開発を進めている圧力容器内溶融炉心冷却性解析コードCAMPを用いて実験後解析を実施した。酸化アルミニウム及び試験容器の熱的挙動に及ぼす境界ギャップの影響を調べ、境界ギャップの存在を仮定することにより、試験容器壁の初期温度上昇を定性的に再現可能であることを確認した。

論文

Calculation of K-absorption edge in laser-shocked aluminum

千原 順三*; 清川 修二*; 内海 隆行*

Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.455 - 458, 1999/00

近年、高出力レーザーにより高圧高密度のプラズマが生成されその光学的研究が進められている。DaSilva達はHugoniot曲線に沿って密度を固体密度からその3倍位まで変化させたとき、アルミニュームプラズマのK-edgeの変化の仕方を測定している。このK-edgeの密度変化は、注目するイオンのまわりのイオン分布・電子分布に強く依存するため、これらを正確に計算する必要がある。われわれはQHNC方程式とSlaterのtransition stateの方法を組合せて、この変化を計算し、実験と一致した結果を得た。

論文

Decay heat measurement on aluminum, copper and type 304 stainless steel irradiated by D-T neutrons

前川 藤夫; 池田 裕二郎; E.T.Cheng*

Fusion Engineering and Design, 42, p.229 - 233, 1998/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:64.92

ITER/EDAのR&Dタスクの一環として、D-T中性子照射した核融合炉材料からの崩壊熱測定実験を行った。崩壊熱の源となる照射試料から放出される$$beta$$線と$$gamma$$線の全エネルギーを測定するため、1対の大型BGOシミュレータからなる全エネルギー吸収スペクトロメータを開発した。アルミ、銅、304型ステンレス鋼の試料を原研FNSのD-T中性子源で照射し、このスペクトロメータにより冷却時間1分~3日の範囲における各試料の崩壊熱を10~25%の実験誤差で測定した。測定値を誘導放射能計算コードREAC3による計算値と比較した結果、計算に使用した崩壊データライブラリには$$beta$$$$^{+}$$崩壊に伴う消滅$$gamma$$線が含まれていないことが判明した。消滅$$gamma$$線まで考慮した結果、計算値は実験誤差内で測定値と一致した。

論文

Experiment and analysis on in-vessel debris coolability in ALPHA program

丸山 結; 山野 憲洋; 森山 清史; H.S.Park*; 工藤 保; Y.Yang*; 杉本 純

JAERI-Conf 98-009, p.100 - 106, 1998/00

テルミット反応により生成したアルミナを溶融炉心として用いた圧力容器内溶融炉心冷却性実験を事故時格納容器挙動試験(ALPHA)計画において実施した。実験では、アルミナ30kgまたは50kgを下部ヘッド試験体に投下した。試験体温度履歴は、固化したアルミナと試験体壁との間にギャップが形成され、冷却水が浸入したことを示唆した。実験後の超音波を利用した測定においても、ギャップの存在を確認した。原研で開発しているCAMPコードを実験後解析に適用し、試験体壁、アルミナの温度履歴等に及ぼすギャップの影響を検討した。今後、溶融炉心の崩壊熱及び下部ヘッドのクリープ変形を考慮した実験を実施する計画である。

論文

Research plan on in-vessel debris coolability in ALPHA program

丸山 結; 山野 憲洋; 工藤 保; 森山 清史; 杉本 純

JAERI-memo 08-127, p.269 - 275, 1996/06

TMI-2事故では、大量の溶融炉心が圧力容器下部ヘッドに移行したが、そこで溶融炉心が冷却され、事故が圧力容器内で終息した。残念ながら下部ヘッドにおける、溶融炉心の冷却メカニズムは未だ解明されていない。原研で進めている事故時格納容器挙動試験(ALPHA)計画では、平成8年度より圧力容器内溶融炉心冷却性実験を開始すべく準備を進めている。この実験では、テルミット反応により生成した酸化アルミニウムを溶融炉心模擬物として使用する計画である。熱損失、溶融炉心上部に形成されるフラストの成長速度に関する検討を行い、酸化アルミニウムの適用性、試験体の規模等を定めた。本検討から酸化アルミニウムの適用性を確認するとともに、溶融物の重量を50kg、試験体の直径を0.5mとすることとした。

論文

Studies on in-vessel debris coolability in ALPHA program

丸山 結; 山野 憲洋; 森山 清史; H.S.Park*; 工藤 保; 杉本 純

NUREG/CP-0157, 2, p.161 - 172, 1996/00

原研の事故時格納容器挙動試験(ALPHA)計画において、圧力容器内溶融炉心冷却性実験を実施している。これまでに、テルミット反応により生成される酸化アルミニウムを溶融炉心模擬物として用いたスコーピング実験を2回実施した。実験後観察において、固化した酸化アルミニウムの表面が粗く、クラックが形成されたことを確認した。また、超音波技術を用いた測定から、実験容器と酸化アルミニウム固化物との間に1mm程度のギャップが存在することが明らかとなった。実験容器外壁で急峻な温度低下が観測された。このことは、実験容器と固化物との間に形成されたギャップ内に冷却水が浸入したことを示唆しているものと思われる。実験容器外壁の温度履歴から容器内面における熱流束を評価し、ギャップ内限界熱流束に関する既存の相関式と比較した。

報告書

出力暴走条件下におけるアルミニウム被覆ウランシリサイド板状燃料の溶融及び機械的エネルギの発生

更田 豊志; 石島 清見; 藤城 俊夫; 曽山 和彦; 市川 博喜; 古平 恒夫

JAERI-Research 95-077, 28 Pages, 1995/10

JAERI-Research-95-077.pdf:2.49MB

燃料全体に及ぶ溶融、更には微粒子化に伴って機械的エネルギの発生に至る苛酷な出力暴走条件下で、アルミニウム被覆ウラン・シリサイド板状燃料のパルス照射実験を実施した。即発発熱量1.68kJ/g・U$$_{3}$$Si$$_{2}$$で、発熱部に貫通口を生じ、下部に溶融物の塊を生ずるなど著しい変形が見られたが、この条件ではU$$_{3}$$Si$$_{2}$$燃料粒子は外周部にアルミニウム母材との反応相を形成するものの完全な溶融には至っておらず、即発発熱量が1.99kJ/g・U$$_{3}$$Si$$_{2}$$以上に達すると完全に溶融し、凝固後広い範囲に亘って樹状晶を形成する。燃料の微粒子化及び機械的エネルギ発生しきい値は約3.4kJ/g・U$$_{3}$$Si$$_{2}$$で、即発発熱量の上昇に伴って機械的エネルギ転換率は増大し、最大4.3%に達した。

論文

Analytical and experimental investigation of the dispersion process during rapid transients for the aluminum-based nuclear fuel plates

V.Georgevich*; R.P.Taleyarkhan*; S.H.Kim*; 更田 豊志; 曽山 和彦; 石島 清見

ORNL/TM-12956, 0, 117 Pages, 1995/06

アルミニウムを被覆材及び燃料ミート部の母材として使用しているシリサイド燃料をはじめとするウラン・アルミニウム板状燃料の、出力暴走条件下における微粒子化について、燃料板の歪み速度並びにウラン/アルミニウム反応及びアルミニウム/水反応のモデル化を行い、機械的エネルギーの発生を伴う微粒子化に至る発熱量しきい値に関する解析を行うとともに、NSRR実験及びTREAT実験の結果との比較を通じて、解析モデルの検証を行った。解析結果は、歪み速度の急昇に伴って微粒子化の発生に至ること、並びに微粒子化の開始がアルミニウムの蒸発開始に一致することを示している。更に、ウラン/アルミニウム反応及びアルミニウム/水反応による発熱の寄与が微粒子化の発生に至る発熱量しきい値に著しい影響を与えることが明らかとなった。

論文

Ionic and electronic structures of liquid aluminium from the quantal hypernetted-chain equations combined with the molecular dynamics method

千原 順三; 神林 奨

Journal of Physics; Condensed Matter, 6, p.10221 - 10236, 1994/00

 被引用回数:16 パーセンタイル:28.31(Physics, Condensed Matter)

QHNC法と分子動力学法を組み合わすことで、アルミニューム液体のイオン配列・電子構造の第1原理的な計算を行った。この計算法では、電導電子の交換効果(LFC)を外部から持ち込んでいるが、計算結果はこれとして何を採用するかに依存することが分った。アルカリ金属の計算に用いたGeldart-VoskoのLFCを用いると実験結果とよい一致が見られた。

報告書

Interaction of molten aluminum cladding with U$$_{3}$$Si$$_{2}$$ particles under transient conditions

柳澤 和章

JAERI-M 93-129, 18 Pages, 1993/07

JAERI-M-93-129.pdf:1.09MB

世界の研究炉では、装荷燃料の濃縮度低減化(例40w/o$$rightarrow$$20w/o)の潮流に従ってアルミナイド燃料からシリサイド燃料にと移行する機運にある。このシリサイド燃料板については、これまで過渡ふるまいに関するデータが皆無であったところから、まず安全審査時の判断規準参考用データベースの構築を目指して、安全性試験研究炉(NSRR)等でのパルス照射実験が開始された。実験は順調に進捗しほぼ所期の目的は達せられた。本報は、シリサイド燃料の被覆材融点(640$$^{circ}$$C)をはるかに超える971$$^{circ}$$Cの温度領域まで燃料板を急速加熱した状態における溶融アルミ被覆材と芯材(U$$_{3}$$Si$$_{2}$$)粒子との相互作用について研究した結果をまとめたものであり、事象的にはシビアアクシデントの領域に入ろう。この様な状態に陥っても、燃料板からの破壊力の発生はなく、現行の研究炉指針の妥当性を大いに強調する結果となった。

論文

A Rapid flame atomic-absorption spectrophotometry of silicon in aluminum and its alloys using enhancement effect of ethanol

加藤 金治

Fresenius'Z.Anal.Chem., (326), p.525 - 527, 1987/00

水溶性有機溶媒(アセトン、メタノール、エタノール及び2-プロパノール)のSiの原子吸収シグナルに及ぼす効果を調べ、50%(v/v)エタノール溶液の増感効果と標準添加検査法を用いたN$$_{2}$$O-C$$_{2}$$H$$_{2}$$フレーム原子吸光分析法によるアルミニウム及びアルミニウム合金中の低含量Siの迅速(非分離、直接)低量法を開発した。50%(v/v)エタノール溶液中のSi感度は2.2$$mu$$g/ml/%abs.で、水溶液中に比べ2.1倍の増感を得た。アルミニウム及びアルミニウム合金標準試料中の0.05-0.3%Siを相対標準偏差1.2-5.1%で良好に定量できた。

論文

Effect of low-temperature deformation on internal friction peaks of irradiated Al alloys

高村 三郎; 小桧山 守*

Phys.Status Solidi A, 94, p.595 - 600, 1986/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:84.01(Materials Science, Multidisciplinary)

低温照射した純金属を加工すると、照射欠陥の回復過程が未加工材に比べて変化するが、これは運動転位による点欠陥の再配列が起こるためであった。合金においての点欠陥-溶質原子複合体に対する運動転位の効果を知るために内部摩擦の緩和ピークの挙動を調べた。僅かな加工によって複合体の緩和ピークは大きく変化するが、運動転位により複合体の構造が変化したものと考えられる。

論文

Dislocation pinning in Al and Ag alloys after low-temperature deformation

高村 三郎; 小桧山 守*

Phys.Status Solidi A, 95, p.165 - 172, 1986/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:56.38(Materials Science, Multidisciplinary)

低温で加工した希薄合金の電気抵抗回復曲線と弾性率測定を行い、加工によって生成した点欠陥の回復過程を調べた。アルミ合金では合金の種類によって、ステージIIだけに起こる硬化とステージII,IIIの温度範囲で硬化が生ずるものとがある。これらは空孔-溶質原子複合体、空孔集合体-溶質原子複合体によるものとして議論した。

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