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論文

Diffusion and adsorption of uranyl ion in clays; Molecular dynamics study

有馬 立身*; 出光 一哉*; 稲垣 八穂広*; 河村 雄行*; 舘 幸男; 四辻 健治

Progress in Nuclear Energy, 92, p.286 - 297, 2016/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:61.4(Nuclear Science & Technology)

ウラニルイオン(UO$$_2^{2+}$$)の拡散・吸着挙動は、放射性廃棄物処分の性能評価において重要である。溶液中のUO$$_2^{2+}$$, K$$^{+}$$, CO$$_3^{2-}$$, Cl$$^{-}$$, H$$_{2}$$Oの拡散挙動が分子動力学計算によって評価された。UO$$_2^{2+}$$の拡散係数が最小であり、H$$_{2}$$Oの自己拡散係数の26%であった。高濃度の炭酸イオンを含む溶液中では、UO$$_{2}$$CO$$_{3}$$やUO$$_{2}$$(CO$$_{3}$$)$$^{2-}$$の炭酸錯体として存在することが確認された。モンモリロナイト及びイライトと水溶液が共存する系におけるUO$$_2^{2+}$$やK$$^{+}$$の吸着・拡散挙動が分子動力学計算によって評価された。分配係数(Kd)は粘土鉱物の層電荷とともに増加し、UO$$_2^{2+}$$のKdはK$$^{+}$$のKdよりも小さいと評価された。さらに、2次元方向での拡散係数は、吸着層では比較的小さく、高い層電荷をもつイライトでは極めて小さな値を示した。

論文

Study of corrosion rate of carbon steel in diluted artificial seawater under simulated irradiation condition

小松 篤史; 塚田 隆; 上野 文義; 山本 正弘

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 4 Pages, 2015/05

希釈人工海水中における炭素鋼の腐食速度に及ぼす溶存酸素と過酸化水素の影響について調査した。酸素と過酸化水素の拡散係数と定常拡散層厚さを電気化学的方法により測定し、拡散限界電流を求めた。また、酸素と過酸化水素が存在する323Kの希釈人工海水中で炭素鋼の腐食試験も実施した。323Kにおいて過酸化水素の拡散係数は酸素の約0.8倍であり、定常拡散層厚さは同程度であった。同濃度で比較すると過酸化水素の拡散限界電流は酸素の約0.4倍と求まった。重量減測定より求めた炭素鋼の腐食速度を、酸素濃度に過酸化水素濃度の0.4倍を加えた値で整理すると良い相関関係が得られた。

論文

Annealing of electron irradiated, thick, ultrapure 4H SiC between 1100$$^{circ}$$C and 1500$$^{circ}$$C and measurements of lifetime and photoluminescence

Klahold, W. M.*; Devaty, R. P.*; Choyke, W. J.*; 河原 洸太朗*; 木本 恒暢*; 大島 武

Materials Science Forum, 778-780, p.273 - 276, 2014/02

Ultra-pure n-type (8$$times$$10$$^{13}$$ cm$$^{-3}$$), 99 $$mu$$m thick epitaxial layers of hexagonal (4H) silicon carbide (SiC) were irradiated with electrons either at 170 keV with a fluence of 5$$times$$10$$^{16}$$ cm$$^{-2}$$ or at 1 MeV with a fluence of 1$$times$$10$$^{15}$$ cm$$^{-2}$$ in various geometries. Low temperature photoluminescence (LTPL) spectra and microwave photoconductance ($$mu$$PCD) lifetime measurements were carried out for all samples before and after annealing in argon in free standing mode or on a POCO carbon (Poco Graphite, Inc.) platform, every 50 $$^{circ}$$C from 1100 $$^{circ}$$C to 1500 $$^{circ}$$C. However, no improvement in carrier lifetime was observed although previous studies reported that carbon diffused into SiC during high temperature treatment improves carrier lifetime. The result obtained in this study suggests that simple carbon diffusion model cannot be applied and more study is required to understand the injection of carbon interstitials into the SiC lattice.

報告書

原子炉用黒鉛材料の酸化挙動とSiC傾斜組成化による耐酸化性及び耐熱衝撃性の改良研究

藤井 貴美夫

JAERI-Research 99-050, 99 Pages, 1999/08

JAERI-Research-99-050.pdf:5.37MB

多孔質材料である黒鉛・炭素材料の水蒸気あるいは空気による酸化腐食に起因する特性変化は腐食量が同じであっても、黒鉛・炭素材料内部への腐食の進行状況が、その銘柄によって異なるため単純に評価することはできない。特に低温域における腐食反応では、黒鉛材料に形状変化が生じていなくても腐食は材料内部まで均一に進行する。また、バインダー部分が選択的に腐食されるため粒子間がバラバラになり、結果として機械的・熱的特性を急速に失うことになる。本研究では、(1)原子炉用黒鉛材料の腐食特性と銘柄間に共通な腐食特性長さL$$_{B}$$を用いて腐食量と腐食侵入深さの関係を明確にした、(2)全腐食量と試験片の全表面積の関係を検討した、(3)黒鉛材料の腐食特性を利用したSiC傾斜組成材料の創製と、耐酸化性及び耐熱衝撃性について検討した結果を報告する。

論文

Diffusion coefficients of fission products in the UO$$_{2}$$ kernel and pyrocarbon layer of BISO-coated fuel particles at extremely high temperatures

林 君夫; 福田 幸朔

Journal of Nuclear Materials, 174, p.35 - 44, 1990/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Materials Science, Multidisciplinary)

熱分解炭素(PyC)被覆UO$$_{2}$$粒子からの金属FPの放出を1600~2300$$^{circ}$$Cの温度範囲において照射後加熱によって調べた。$$^{106}$$Ruおよび$$^{155}$$Euの放出は、1800$$^{circ}$$C以上の温度では燃料核中の拡散によって律速され、それらの換元拡散係数は互いに非常に近い値であった。PyC層中のCsの拡散係数D$$_{Cs}$$(m$$^{2}$$/s)は、放出割合から次のように求められた。D$$_{Cs}$$=1.2$$times$$10$$^{-3}$$exp(-4.12$$times$$10$$^{5}$$(J/mol)/RT)この値は、CeのPyC層中の拡散係数に比べて1桁大きかった。PyC層中のFPの拡散係数について、それらのイオン半径および炭化物の安定性の観点から議論した。

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