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論文

Oxygen potential measurement of (U,Pu,Am)O$$_{2 pm x}$$ and (U,Pu,Am,Np)O$$_{2 pm x}$$

廣岡 瞬; 松本 卓; 加藤 正人; 砂押 剛雄*; 宇野 弘樹*; 山田 忠久*

Journal of Nuclear Materials, 542, p.152424_1 - 152424_9, 2020/12

 被引用回数:0

(U$$_{0.623}$$Pu$$_{0.350}$$Am$$_{0.027}$$)O$$_{2}$$に対しては1,673, 1,773, 1,873K、(U$$_{0.553}$$Pu$$_{0.285}$$Am$$_{0.015}$$Np$$_{0.147}$$)O$$_{2}$$に対しては1,873, 1,973Kにおいて、酸素ポテンシャルの測定を実施した。測定は、熱天秤と酸素センサーを用いる気相平衡法により実施した。Uの代わりにAmを添加した場合、酸素ポテンシャルは大きく上昇した。同様に、Uの代わりにNpを添加した場合も酸素ポテンシャルは上昇したが、上昇の効果はPuやAmを添加した場合と比べても小さいものであった。酸素ポテンシャルの測定結果について、酸素分圧と定比組成からのずれをプロットし、欠陥化学により解析することで、欠陥反応の種類を推定した。推定した欠陥反応における平衡定数を評価し、AmとNpを平衡定数の中のエントロピーに組み込むことで、酸素ポテンシャルの測定結果を再現する評価式を導出した。

論文

Recent studies for structural integrity evaluation and defect inspection of J-PARC spallation neutron source target vessel

涌井 隆; 若井 栄一; 直江 崇; 新宅 洋平*; Li, T.*; 村上 一也*; 鹿又 研一*; 粉川 広行; 羽賀 勝洋; 高田 弘; et al.

Journal of Nuclear Materials, 506, p.3 - 11, 2018/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

J-PARCの核破砕中性子源の水銀ターゲット容器は、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3mm)の多重容器構造で、TIG溶接により組み立てられる複雑な構造を持つ。容器の健全性を評価するためには、溶接部等の欠陥を正確に測定することが重要である。溶接部の非破壊検査方法として、放射線透過試験では検出が難しい欠陥形状等もあるので、超音波探傷試験の併用が有効である。JISで規定されている非破壊の超音波探傷試験方法では、厚さが6mm以上のものを対象としているため、薄肉構造の本容器の検査には適用できない。そこで、より有効な検査方法を開発するため、寸法が分かっている微小な欠陥を持つ試料に対して、様々な超音波探傷法による測定を試みた。その結果、最新のフェーズドアレイ法(FMC/TFM)では、計測値(約1.3mm)と実寸法(約1.2mm)とほぼ同じであり、これまで、欠陥測定が困難であった薄肉構造においても、正確な欠陥検知が可能であることが初めて分かった。

論文

Infrared spectroscopic study of OH defects in monazite

阿部 健康; 栗林 貴弘*; 中村 美千彦*

European Journal of Mineralogy, 29(6), p.949 - 957, 2017/12

合成単結晶および放射損傷した天然試料の偏光赤外線スペクトルを取得し、モナザイト中のOH基について調べた。純粋な合成モナザイトのIRスペクトルは、3163および3335cm$$^{-1}$$に2つのOH伸縮バンドを示し、対照的な半値幅(約40および90cm$$^{-1}$$)をもっていた。2つのOHバンドは強い異方性を示し、Y方向に赤外線吸収が支配的である。天然モナザイトのIRスペクトルは、約3400cm$$^{-1}$$を中心とする異方性の弱いOHバンドを示し、200cm$$^{-1}$$を超える半値幅を有する。段階加熱実験の間、この広いOHバンドはいくつかのバンドに分割され、これらのバンドは合成サンプルのスペクトルで観察されるバンドとは異なる。天然および合成試料の両方のスペクトルにおけるOH伸縮シグナルは、1000$$^{circ}$$Cでの加熱後に消失した。赤外線吸光度から推測されるH$$_{2}$$O濃度は、合成モナザイトで22(2)ppm、天然試料で130$$sim$$520ppmであった。これらの結果に基づいて、天然のモナザイトにおけるOH欠陥は、天然のジルコンおよびゼノタイムの場合のように、放射損傷によって促進される二次的な水和のために生じる。

論文

Defect chemistry and basic properties of non-stoichiometric PuO$$_{2}$$

加藤 正人; 中村 博樹; 渡部 雅; 松本 卓; 町田 昌彦

Defect and Diffusion Forum, 375, p.57 - 70, 2017/05

PuO$$_{2-x}$$の実験データをレビューし、酸素ポテンシャル、電気伝導率及び第一原理計算結果を用いて欠陥濃度を評価した。欠陥濃度を評価する式を導出し、様々な基礎特性の間の整合性を確認するとともに、熱物性を評価するための機構論的モデルを導出した。

論文

Defect engineering in silicon carbide; Single photon sources, quantum sensors and RF emitters

Kraus, H.; Simin, D.*; Fuchs, F.*; 小野田 忍; 牧野 高紘; Dyakonov, V.*; 大島 武

Proceedings of 11th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-11) (Internet), p.176 - 179, 2015/11

Quantum centers in silicon carbide (SiC) have already transcended their former reputation as mere performance-hampering defects. Especially the silicon vacancies, but also other point defects offer a variety of quantum applications, completing and complementing the successful NV centers in diamond. We aim to provide an overview over the research activities on quantum centers in silicon carbide, from fundamental knowledge on the 3/2 spin multiplicity, over microwave emission and single photon sources, to axis-aware magnetic field sensing and temperature sensing. Finally, we discussed creating tailored defects in SiC using different radiation parameters.

論文

Diffusion of tritium in intermetallic compound $$beta$$-LiAl; Relation to the defect structure

須貝 宏行

Solid State Ionics, 177(39-40), p.3507 - 3512, 2007/01

金属間化合物 $$beta$$-LiAl におけるトリチウムの拡散係数及び活性化エネルギ (116.3$$pm$$11.7kJ/mol) が 、700Kから848Kの温度範囲で得られた。この拡散係数は従来報告されている値と同程度であるが、活性化エネルギーは従来の値 (64.9$$pm$$3.8kJ/mol) の2倍近くとなった。従来の報告では、700K以下と700K以上での格子欠陥構造の違いを考慮していないので、以上のようなくい違いを生じたことが明らかとなった。今回得られた活性化エネルギーは、リチウム濃度の増加に伴ってAl-Li系中でのトリチウムの拡散における活性化エネルギーが増加するという系統的な結果と矛盾しないのに対し、従来の結果は矛盾することが示されている。さらに、その結晶構造及び格子欠陥構造を考慮すると、トリチウムは格子間を拡散し、リチウム副格子点のリチウム原子との相互作用によって遅延されることを示した。

論文

Diffusion of tritium in intermetallic compound $$beta$$-LiAl; Relation to the defect structure

須貝 宏行

Solid State Ionics, 177(39-40), p.3507 - 3512, 2007/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:80.48(Chemistry, Physical)

原子力機構で実施した37TBq(1kCi)規模の核融合燃料用トリチウムの試験製造においては、Li合金及びLi化合物のターゲットを原子炉照射することで$$^{6}$$Li(n,$$alpha$$)$$^{3}$$H反応により生成したトリチウム($$^{3}$$H)を、ターゲットを加熱することで抽出し、回収した。ターゲットに用いた$$beta$$-LiAl金属間化合物は、熱伝導性が高いため照射中の除熱が容易であり、加えて、融点(966K)が比較的低いため、ターゲットを加熱溶融することで容易にトリチウムを抽出できるなどの特徴を持つ。$$beta$$-LiAlは、Li原子とAl原子それぞれがダイヤモンド構造の副格子を構成し、室温でも3at% 以上のLi原子空孔等を構造欠陥として含む特異な化合物である。また、格子欠陥構造の違いがトリチウムの拡散に大きく影響する。従来は、全く考慮されていなかった700K以下と700K以上における格子欠陥構造の違いを考慮し、この領域における$$beta$$-LiAl中のトリチウムの拡散係数及びその活性化エネルギーの正確な値を得た。

論文

Oxygen potential and defect structure of oxygen-excess pyrochlore Ce$$_{2}$$Zr$$_{2}$$O$$_{7+x}$$

音部 治幹; 中村 彰夫; 山下 利之; 湊 和生

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(2-4), p.329 - 334, 2005/02

 被引用回数:20 パーセンタイル:35.4(Chemistry, Multidisciplinary)

パイロクロア型ジルコニアは、原子力工学分野で、高レベル放射性廃棄物の処分形として大きな研究興味を惹いている。本研究では、パイロクロアCe$$_{2}$$Zr$$_{2}$$O$$_{7+x}$$の酸素ポテンシャル(g(O$$_{2}$$))と酸素不定比組成(x)と温度(T)の関係をemf測定法で明らかにした。また、その関係をもとに、xが既知のサンプルを作製して、その格子定数(a0)をXRD法で測定した。a0は、xの増加に伴いスムーズに減少した。これは、酸素イオンが格子中に挿入されることによって、Ce$$^{3+}$$がCe$$^{4+}$$になったためである。

論文

FT-IR study on interaction of irradiated deuteron with defects in Li$$_{2}$$O

谷川 尚; 田中 知*; 榎枝 幹男; 秋場 真人

Journal of Nuclear Materials, 329-333(2), p.1291 - 1294, 2004/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.32(Materials Science, Multidisciplinary)

水素同位体と照射欠陥との相互作用を明らかにするために、酸化リチウム単結晶に対して赤外吸収分析を行った。重水素イオン照射下において、FT-IRを用いて酸化リチウム固体内のO-D伸縮振動を観察した。照射中と照射後には、O-D伸縮振動領域に複数のピークが観察され、これらのピークは照射条件に対して異なる挙動を示した。観察されたピーク挙動の解析からは、照射によって酸化リチウム中に導入された重水素のほとんどがO-D結合をしないで固体内に存在していることが示され、これは照射欠陥との相互作用によるものだと示唆された。

論文

Hydrogen migration in electron irradiated Pd based dilute alloys around the 50 K anomaly

山川 浩二*; 知見 康弘; 石川 法人; 岩瀬 彰宏*

Journal of Alloys and Compounds, 370(1-2), p.211 - 216, 2004/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.73(Chemistry, Physical)

Pd系希薄合金(Pd-1at.% Fe-H及びPd-1at.% Ag-H)における水素の移動について、50K付近の電気抵抗測定により調べた。0.5MeV電子線を15K以下で照射することにより不規則化した水素原子は、試料の昇温中に原子移動により規則化した。このときの電気抵抗の回復曲線には、電子線照射した試料では2つのサブステージが、急冷した試料では1つのステージのみが見られた。各ステージでの水素の移動エネルギーは、規則化に起因する電気抵抗変化をクロスカット法で解析することにより得られた。低温ステージでの移動エネルギーは高温ステージよりも小さく、高温ステージでの値は急冷の場合と同程度であった。Pd系合金に関して、照射による水素原子の不規則化と急冷によるものとの違いについて議論する。

論文

Defect production and radiation annealing in platinum irradiated with high-energy heavy ions

知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 209, p.159 - 164, 2003/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:77.94(Instruments & Instrumentation)

白金薄膜に$$sim$$10K以下で高エネルギーイオン照射したときの欠陥の蓄積を電気抵抗率測定により調べた。実験結果は欠陥生成と選択的照射アニーリングを記述するようなモデルを用いて解析された。高エネルギー($$sim$$100MeV)重イオン照射において、電子励起による照射アニーリングがおもに照射初期に観測された。欠陥蓄積曲線及び欠陥回復スペクトルから、電子励起によって誘起された格子の擾乱に相当する実効温度が見積もられた。

論文

Irradiation effects on thermal expansion of SiC/SiC composite materials

石原 正博; 馬場 信一; 星屋 泰二; 四竈 樹男*

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part2), p.1168 - 1172, 2002/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:63.31(Materials Science, Multidisciplinary)

SiC繊維強化SiC複合材料,SiC粒子強化SiC複合材料及び多結晶SiCを573K,673K及び843Kの温度で1.8$$times$$10$$^{24}$$m$$^{-2}$$(E$$>$$1MeV)の照射を行った。照射後、室温での照射誘起寸法変化及び室温から1673Kまでの熱膨張率を測定した。その結果、照射誘起寸法変化については、(1)SiC粒子強化SiC複合材料及び多結晶SiCでは、照射により生成される点欠陥に起因して、照射とともに膨張すること、さらにこの値は多くのSiC材料や単結晶で測定されたものとほぼ同様の値であること,(2)繊維強化SiC複合材料複合では、結晶性の悪い繊維の照射誘起寸法収縮の影響を受け収縮すること、熱膨張率については、高温での測定による照射損傷の回復が認められ、たとえばこれにより照射温度の予測がおおむね可能であることが明らかとなった。

論文

Irradiation effects on MgB$$_{2}$$ bulk samples and formation of columner defects on high-Tc supercoductor

岡安 悟; 笹瀬 雅人; 北條 喜一; 知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 池田 博*; 吉崎 亮造*; 神原 正*; 佐藤 浩行*; 浜谷 祐多郎*; et al.

Physica C, 382(1), p.104 - 107, 2002/10

 被引用回数:25 パーセンタイル:25.48(Physics, Applied)

新超伝導物質MgB$$_{2}$$の超伝導特性を改善するために照射効果を調べた。電子線照射は焼結体試料の粒界結合を損なうため、超伝導特性は悪くなる。一方、高エネルギー重イオン照射は、臨界電流密度ならびに不可逆磁場を改善する。また、高温超伝導体における円柱状欠陥生成メカニズムについて熱スパイクモデルを改良したTime-dependent Line Sourceモデルを適用して解析した。その結果、高速イオンが電子系に与えるエネルギーSeのうち1/4~1/3の値しか円柱状欠陥生成に寄与していないことがわかった。

論文

Inspection techniques for primary pressurized water cooler tubes in the high temperature enigneering test reactor

竹田 武司; 古澤 孝之; 篠崎 正幸*; 宮本 智司*

Nuclear Engineering and Design, 217(1-2), p.153 - 166, 2002/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:82.04(Nuclear Science & Technology)

逆U字型の伝熱管136本を有する1次加圧水冷却器(PPWC)は、HTTR(高温工学試験研究炉)の1次冷却設備に据え付けられている。HTTRは、日本で初めての高温ガス炉であり、出口ガス温度は950$$^{circ}C$$である。PPWC伝熱管は、1次冷却材圧力バウンダリを形成している。PPWC伝熱管の供用期間中検査を効率的に実施するため、探傷試験技術を確立すべきである。そこで、渦流探傷試験と超音波探傷試験用プローブを用いた自動探傷システムを開発した。本研究の中で、模擬欠陥試験体を用いたモックアップ試験により、探傷プローブの欠陥検出性能及びPPWC伝熱管の非破壊検査への自動探傷システムの適用性について調べた。自動探傷システムにより、探傷プローブを模擬欠陥試験体内の所定の位置に一定速度で円滑に挿入,引抜くことが可能となった。さらに、自動探傷システムを用いたPPWC伝熱管の探傷技術の信頼性を実証するため、最高到達原子炉出力約55%のHTTR試験運転後の原子炉停止期間において、PPWC伝熱管の非破壊検査を実施した。非破壊検査を通じて、検査PPWC伝熱管外面に欠陥は無いことが確認できた。

論文

照射誘起析出と自由拡散欠陥; 二重イオンビーム照射実験の結果を中心として

岩瀬 彰宏

まてりあ, 41(1), p.20 - 27, 2002/01

合金を高エネルギー粒子照射したときに生ずる溶質原子の析出(照射誘起析出)を支配する自由拡散欠陥(FMD)の生成効率を、Heイオン・重イオン2重ビーム照射下において評価した。その結果、重イオンを同時照射したときのFMD生成効率は、Heイオン単独照射時に比べ、大きく減少した。これは、重イオン照射によって生成されたカスケード損傷が、FMDに対して有効な再結合サイトとして作用したことを意味する。

報告書

HTTR(高温工学試験研究炉)の1次加圧水冷却器伝熱管の非破壊検査に対する自動探傷システムの適用(共同研究)

竹田 武司; 古澤 孝之; 宮本 智司*

JAERI-Tech 2001-050, 37 Pages, 2001/07

JAERI-Tech-2001-050.pdf:3.82MB

HTTR(高温工学試験研究炉)の1次加圧水冷却器(PPWC)伝熱管は、1次冷却材圧力バウンダリを形成しており、安全上重要である。PPWC伝熱管の探傷試験技術を確立するため、渦流探傷試験(ECT)用ボビン型プローブ,回転型及び超音波探傷試験(UT)用回転型プローブを用いた自動探傷システムを開発した。本システムを用いて、HTTRの原子炉停止期間(報告時点における最高到達原子炉出力は約55%)において68本(抜取率50%)のPPWC伝熱管の非破壊検査を実施した。その結果、ECTにおける信号/ノイズ比の最大値は1.8であり、当該PPWC伝熱管で得られたリサージュ波形の軌跡及び位相は、模擬欠陥試験体に対して得られた結果と異なった。さらに、UTにおけるエコ-振幅はいずれの検査部位も20%距離振幅校正曲線を下回った。ゆえに、検査したPPWC伝熱管にプローブの検出指標を超える深さの外面欠陥は無いことが確認できた。

論文

Effects of defect morphology on the properties of vortex system in Bi$$_{2}$$Sr$$_{2}$$CaCu$$_{2}$$O$$_{8+delta}$$ irradiated with GeV heavy ions

黒田 直志; 石川 法人; 知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 池田 博*; 吉崎 亮造*; 神原 正*

Physical Review B, 63(22), p.224502_1 - 224502_5, 2001/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:61.05(Materials Science, Multidisciplinary)

酸化物超伝導体の磁束系に及ぼす柱状欠陥の形態依存性について調べた。まずTEMによる観察の結果、GeVイオンによって生成される柱状欠陥は、電子的阻止能が大きい時は、連続的な、直径のそろった1本のトラックであるが、阻止能が小さくなるに従い、直径に大きな分布を持った構造になる。このような柱状欠陥形態に依存して、磁束のグラス転移の様子も変化する。阻止能の大きなイオンによって生成された欠陥は、Bose-glass転移をもたらすのに対し、阻止能の小さなイオンによる欠陥は、Bose-glass転移とくらべて、大きな臨界指数を持った、vortex glass転移をひきおこす。

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:32.76

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

Oxygen potential and defect structure of the solid solution, Mg-Gd-UO$$_{2}$$

藤野 威男*; 佐藤 修彰*; 山田 耕太*; 岡崎 学*; 福田 幸朔; 芹澤 弘幸; 白鳥 徹雄*

Journal of Nuclear Materials, 289(3), p.270 - 280, 2001/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:79.11(Materials Science, Multidisciplinary)

(Mg, Gd, U)O$$_{2+x}$$固溶体の酸素ポテンシャルを1000~1250$$^{circ}C$$の温度領域において、O/M比の関数として求めた。酸素ポテンシャルが急変するO/Mの値は、固溶体中のMg量の増加とともに低下した。一方、平衡する酸素分圧が低下すると、固溶体中のMg原子の一部が、格子間位置にシフトすることが、密度測定から明らかになった。Mgの固溶限は、平衡する酸素分圧に対して複雑な挙動を示した。

論文

Determination of detection efficiency curve for a gas monitor with a built-in germanium detector

大石 哲也; 吉田 真; 三枝 純; 本多 哲太郎*; 高橋 幸嗣*; 桑原 均*

Journal of Nuclear Science and Technology, 38(3), p.203 - 208, 2001/03

ゲルマニウム検出器型ガスモニタの校正法について検討を行った。放射性ガスを用いた校正の場合、ガスモニタのピーク検出効率は精度良く決定できる。しかし、校正に適用できるガスの種類は少ない。そこで、この限られた検出効率データからより信頼できる検出効率曲線を得るために、マルチガンマ標準点数源を用いた補間法を適用した。またこの点線源を一箇所に設置して行う簡易校正法の可能性についても検討した。その結果、実ガス校正により求めた検出効率は、補間法により求めた検出効率曲線と誤差内でよく一致した。簡易校正法により求めた検出効率曲線は、実ガス校正の検出効率と誤差4%以内で一致することが明らかとなった。

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