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宮川 鈴衣奈*; 上林 大介*; 中村 浩隆*; 橋田 昌樹*; Zen, H.*; 染川 智弘*; 松岡 健史*; 小倉 広之*; 寒河江 大輔*; 瀬戸 雄介*; et al.
Scientific Reports (Internet), 12, p.20955_1 - 20955_8, 2022/12
大型放射光施設(SPring-8)にて原子力研究機構が有するビームラインBL22XUの応力イメージング装置を用いて、レーザー誘起周期構造(Laser-Induced Periodic Surface Structure: LIPSS)の結晶評価を行った。測定対象のLIPSSは、Ti:Sapphireレーザー(波長800nm)とMIR-FEL(中赤外自由電子レーザー:波長11.4
m)の2種の近・中赤外フェムト秒レーザーを用い、Si基板上に形成された。これらのレーザーは波長の違いの他、レーザーパルスの構造に違いがあり、その違いが形成されるLIPSSの構造に与える影響があることが分かった。放射光XRDにより、Ti:Sapphireレーザーによって形成されたLIPSSは、転位などの欠陥は発生せずに結晶性を維持するものの残留歪が存在することが判明した。一方、MIR-FELによって形成されたLIPSSは、残留歪はないものの転位などの欠陥が発生していることが分かった。これらの結果から、LIPSSを形成する光源レーザーの選択により、結晶状態の異なるLIPSSが得られることが分かった。これらの情報は、今後のLIPSSの機能的応用に向けた取り組みにおいて、有用な情報となりうる。
冨永 亜希; 大場 洋次郎; 菖蒲 敬久; 大和田 謙二*; 谷田 肇; 金野 杏彩; 諸岡 聡; 元川 竜平; 熊田 高之
no journal, ,
鉄鋼材料においてCrリッチ相の析出はフェライト相を硬化させ、材料劣化が進行して靭性が低下することが知られている。析出物はナノメートルサイズであるため、この析出過程の分析には小角X線散乱が有力な手段である。しかし、FeとCrは原子番号が近いため、通常はFe相とCr相からの散乱を分離することは困難である。そこで我々は、Crの相分離の様子を観察するため、BL22XUにおいて異常X線小角散乱法(A-SAXS)の開発を行った。
塩飽 秀啓; 谷田 肇; 冨永 亜希; 岡本 芳浩; 矢板 毅
no journal, ,
SPring-8に設置している原子力機構(JAEA)専用ビームラインBL22XUは、放射性同位元素(RI)・アクチノイド等をターゲットとする原子力関連研究推進のためにRI実験棟へ導かれた高輝度X線ビームラインであり、2002年に完成・運用している。2016年4月に原子力機構から量子科学技術研究開発機構(QST)の分離・移管を契機として、高輝度XAFS測定システムをBL11XUからBL22XUへの移設とビームライン全体の実験装置の再配置を含めたビームラインの高度化を計画している。2017年末に人類がハンドリングできる最も重い元素であるアインスタイニウム(Es)の水和構造研究を実施しており、RI・アクチノイド等の測定環境整備も進めている。今後も高輝度・高エネルギー放射光を最大限に活用して、原子力分野に係る研究をはじめとして、福島環境回復への貢献、福島第一原子力発電所(1F)廃炉措置に係るデブリ試料の分析等を実施するために、ビームライン高度化を進める予定である。ビームラインの現状と今後の高度化について報告する。
冨永 亜希; 大場 洋次郎; 菖蒲 敬久; 谷田 肇; 大和田 謙二*; 金野 杏彩; 諸岡 聡; 元川 竜平; 熊田 高之
no journal, ,
原子炉材料候補である酸化物分散強化フェライト鋼は熱照射でナノオーダーのCrリッチ相の出現が起こり、脆化する。この原因を探るため、ナノオーダーのCrリッチ相の析出物を解析を目的とした放射光を用いた異常X線小角散乱法(A-SAXS)の開発を行った。その開発結果と材料分析結果を報告する。
冨永 亜希; 菖蒲 敬久; 亀井 直光; 村松 壽晴
no journal, ,
機械構造物は接合部が存在し、使用環境に合わせて使う素材も多種多様である。それらを接合する技術には信頼性が要求される。レーザー加工は材質を選ばないことから、異種材料接合技術には欠かせない溶接技術として利用されることが期待される。しかしながら、接合部近傍の異種組織並びに機械的性質、異種金属間の熱膨張係数の差による応力の影響は各々考慮する必要がある。この匠の技術の計算科学シミュレーションによる汎用化を目指すため、高出力ファイバーレーザーによる炭素鋼同士の同種材溶接材及び炭素鋼と無酸素銅の異種材料溶接材内部の残留ひずみ空間分布を測定し、加工影響に関する特性を評価した。
冨永 亜希; 菖蒲 敬久; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*; 永井 崇之
no journal, ,
ガラス固化体は、放射性廃棄物の処理法として有望とされるが、多種類の元素をガラス原料内に閉じ込めているため、その物質の安定性を確認する技術構築が必要である。我々は、放射光X線を利用した応力測定技術を模擬廃液含有ホウケイ酸ガラス等に適用し、散乱X線から応力とひずみの関係を明らかにすることができた。今後、様々なガラス固化体試料への適応により、ガラス固化技術の高度化へ貢献するための一つの方法として期待する。
冨永 亜希; 菖蒲 敬久; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*; 永井 崇之
no journal, ,
高レベルの放射性ガラス化物質は、保管施設で数十年、最終処分場では数万年以上にわたって監視の対象となる。長期保管には十分な構造的安定性が必要であるが、高充填化の観点から機械的および化学的完全性と両立しないことが懸念される。準備中に得られたガラスの不均一性は、ガラスの不安定性を引き起こす。残留応力は、ガラス化された材料の安定性を評価するための重要なパラメータの1つである。ひずみゲージを使用した従来の応力測定では、試験片全体の平均応力が明らかになるが、局所的な応力も変形や亀裂の原因となる可能性があるため重要である。そこで、高エネルギーシンクロトロンX線応力測定を用いた方法を開発し、ガラス化した材料の局所的なひずみを明らかにした。このことで、ガラス固化体に存在する微小な結晶質領域、また非晶質の散乱からのガラス質領域のひずみの値を分離して評価した。
