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論文

放射光X線回折によるCFRP/Ti積層板のTi層におけるひずみ測定

秋田 貢一; 中谷 隼人*; 荻原 慎二*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美*; 井川 直樹; 下条 豊

SPring-8/SACLA利用研究成果集(Research Report) (インターネット), 6(1), p.105 - 108, 2018/01

炭素繊維強化プラスチックとチタン箔を交互に積層したCFRP/Ti積層板に機械的曲げ負荷を与え、それに伴う各Ti層のひずみ挙動を放射光X線回折により測定した。実験結果から、CFRP/Ti積層板内の各Ti層の弾性ひずみ挙動が、放射光X線回折によって非破壊的に測定できることが示された。

論文

Non-destructive damage assessment in CFRP/Ti laminates by synchrotron radiation laminography

中谷 隼人*; 梶原 堅太郎*; 秋田 貢一; 荻原 慎二*

Proceedings of 14th Japan International SAMPE Symposium & Exhibition (JISSE-14) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2015/12

Synchrotron radiation laminography at SPring-8 is employed to assess low velocity impact damage in CFRP/Ti laminates as one of the most interested Fibre-Metal Laminates (FMLs). During computed laminography bright X-ray is irradiated to an object with the axis of rotation inclined at an angle and thus it is suitable for the laterally extended geometry of composite laminate plates. It is confirmed how each damage mode in the CFRP/Ti laminates can be imaged by synchrotron radiation laminography by using model specimens that contain artificially induced damage. Then 3-dimensional imaging of impact-induced damage where each damage mode shows complex distribution is demonstrated and that is to our knowledge a novel result.

論文

国際熱核融合実験炉・ITERに用いられる大電流加速器用FRP絶縁管

井上 多加志

強化プラスチックス, 60(7), p.269 - 270, 2014/07

国際熱核融合炉(ITER)のNBI加熱装置に用いられる加速器では、1MV, 40Aの大電力でイオンビームを加速するために直径約1.8mの大口径絶縁管が必要である。しかしながらセラミック、冬季などの無機材料でこのような大口径絶縁管を製作した例はなく、大口径セラミック絶縁管の開発を進めるとともに、ガラス繊維強化エポキシ(FRP)製大口径絶縁管を用いて1MeV水素負イオンビームの開発研究を推進してきた。開発当初はFRPからの脱ガスに続く絶縁破壊が頻発したが、真空,金属, FRPの接点である三重点近傍FRPにエポキシ溶融を見出し、大型金属構造物による三重点の電界強度低減を図った結果、1MV高電圧の長時間保持に成功し、ITER要求性能:ビームエネルギー1MeV、負イオン電流密度200A/m$$^{2}$$のところ、短パルスながら0.98MeV、185A/m$$^{2}$$の水素負イオン加速を達成している。

論文

The Interlaminar shear strength of FRPs under the influence of various radiation sources

S.M.Spiessberger*; K.Humer*; H.W.Weber*; E.K.Tschegg*; H.Gerstenberg*; 宇田川 昂

Advances in Cryogenic Engineering Materials, Vol.44, p.191 - 195, 1998/00

種々のGFRP積層板(S-ガラス繊維を双方向に配した補強材を持つエポキシまたはビスマレイミド樹脂)について、77Kのショートビームせん断試験を行うに先立ち、室温で2MeVの電子線並びに室温と5Kで異なる原子炉の放射線を用いて約270MGyの線量域まで照射した。低温照射した後試験片の半数は77Kで試験をする前に室温に戻すアニーリングを行った。積層板の層間せん断強度に対する異なる放射線源、照射温度、アニーリングサイクルに及ぼす影響についてそれぞれの結果を比較し、議論した。

報告書

JT-60電動発電機セルビウス装置の絶縁性能劣化対策

大森 俊造; 日下 誠*

JAERI-Tech 97-025, 20 Pages, 1997/07

JAERI-Tech-97-025.pdf:1.26MB

大型核融合装置JT-60の加熱用発電設備の電動発電機セルビウス装置に使用されているFRP(繊維強化プラスチック)電気絶縁材の絶縁性能劣化について、その原因究明と対策を実施した。絶縁性能の劣化したFRPの表面には、X線光電子分光法等による分析から、CaCl$$_{2}$$,Ca(NO$$_{3}$$)$$_{2}$$等の潮解性物質の存在が確認された。絶縁性能の劣化は、これら潮解性物質が湿度の高い時に水分を吸収するためと結論付けられる。なお、これらの潮解性物質は、冷却のために取り込んだ外気中に含まれる酸性物質がFRP表面に付着・侵入し、FRPの充填剤である炭酸カルシウムと反応して生成されたものと推定できる。また酸性物質の発生源も確認した。この対策としてカルシウムを含まないポリエステル系のFRP絶縁材に交換し、電気絶縁性能の健全性確保を図った。

論文

電動発電機セルビウス装置FRP絶縁材の絶縁劣化とその対策

大森 俊造; 日下 誠*

技術研究会報告 (文部省国立天文台・電気通信大学), p.111 - 114, 1997/03

加熱用電動発電機の加速制御には、セルビウス装置が使用されている。セルビウス装置の電気絶縁材は、FRPが使用されている。平成2年にセルビウス装置の点検を行ったところ、絶縁抵抗が0.4M$$Omega$$(湿度91%)と低かった。原因は塩害であり、対策としてリアクトル冷却ファンの直接屋外吸気をやめて屋内吸気方式に改造した。しかし、その後も絶縁抵抗が低下し続け、平成6年に0.8M$$Omega$$と管理目標値の1M$$Omega$$を下回った。そのため、FRPの表面汚染物質の光電子分光分析を行った。その結果、CaCl$$_{2}$$、CaNO$$_{3}$$、CaSO$$_{4}$$が検出された。このことからFRPに添加されているカルシウムと空気中の酸性物質とが反応して、これらの吸湿性化合物が生成され、高湿度時に絶縁が劣化することが判明した。また環境分析により酸性物質の発生源も確認した。対策として、カルシウムの含まないポリエステル系のFRP絶縁材に更新した。

論文

鉄筋に代わる新材料; 耐放射線性ArFRPロッドの開発

宇田川 昂

Isotope News, (513), p.10 - 11, 1997/02

ハイテク化が進む今日、鉄筋コンクリートの鉄筋に代わる補強材として、繊維強化プラスチック製ロッドに注目が寄せられている。とりわけ電気絶縁性であるアラミド繊維強化プラスチック(ArFRP)ロッドは、鉄筋による電気的・磁気的障害を回避できるコンクリート用補強筋として有望視されている。ここではFRPロッドの現状にふれたうえで、核融合炉をはじめとする原子力施設のコンクリート補強材として開発した耐放射線性ArFRPロッドの製造技術、特性、ならびにこの材料の利用分野などについて紹介した。

論文

High energy ion irradiation effects on polymer materials, 2; Proton irradiation effects on PMMA and GFRP

工藤 久明; 貴家 恒男; 瀬口 忠男; 勝村 庸介*

Polymer, 37(21), p.4663 - 4665, 1996/10

 被引用回数:21 パーセンタイル:32.09

高分子材料の照射効果(放射線劣化)のLET依存性を調べるため、ポリメタクリル酸メテル(PMMA)とガラス繊維強化樹脂(GFRP)に、サイクロトロンからの高エネルギー(30, 45MeV)プロトンを照射し、3点曲げ試験、分子量測定、ガラス転移温度測定を行った。曲げ強度, 分子量, ガラス転移温度とも線量とともに低下したが、線量に対する挙動はCo-60ガンマ線に対するものと同じだった。Co-60ガンマ線$$sim$$30MeVプロトンの範囲では、LET効果は見られなかった。

論文

電気的、磁気的に絶縁された建造物(電磁絶縁ビル)の開発,1; 電磁絶縁ビルの基本構想・概念

森谷 俊夫*; 西尾 俊彦*; 大川 慶直

日本建築学会大会学術講演梗概集, 0, p.1051 - 1052, 1996/00

近年、建物内の設備機器からの漏洩電流や電気的ノイズにより励起される電流及び雷撃電流等が建物の鉄筋や鉄骨を通して他の設備機器の制御系やコンピュータ等の電子機器に影響を与え、その機器の誤動作や破壊の原因となってきている。本研究ではこれらの電気的障害の系路となっている鉄筋を絶縁性の高いファイバーに置きかえて建物を構成し、被害の低減を計ることを目的としたものである。また、その開発された技術は核融合施設にも充分有効である。

論文

Low temperature gamma-ray irradiation effects on polymer materials,3; Gas evolution and change of molecular weight

工藤 久明; 笠井 昇; 貴家 恒男; 瀬口 忠男

Radiation Physics and Chemistry, 48(1), p.95 - 100, 1996/00

 被引用回数:16 パーセンタイル:19.79

ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ガラス繊維強化樹脂(GFRP)に77K及び室温でガンマ線照射し、発生ガス分析、分子量測定、ガラス転移温度測定などを行い照射効果の温度依存性を調べるとともに、力学特性が示した温度依存性との対応を調べた。分子量の低下、ガラス転移温度の低下は、77K照射では室温照射に比べ著しく小さくなっており、曲げ強度の温度依存性とよく対応した。ガス発生では、COとCO$$_{2}$$の発生量が低温で小さくなっていた。低温では分子運動性が小さいためにCOやCO$$_{2}$$の発生に伴う高分子の切断が少なくなっていると考えられた。

論文

Low temperature gamma ray irradiation effects on polymer materials,4; Gas analysis of GFRP and CFRP

工藤 久明; 笠井 昇; 貴家 恒男; 瀬口 忠男

Radiation Physics and Chemistry, 48(3), p.695 - 696, 1996/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:84.41

ガラス繊維強化樹脂(GFRP)及び炭素繊維強化樹脂(CFRP)に77K及び室温でガンマ線照射し、発生ガスを分析した。GFRP、CFRPとも、77Kと室温で水素の発生量は変わらず、COとCO$$_{2}$$の発生量が低温で非常に小さくなっていた。GFRPとCFRPで比較すると、室温照射ではCFRPの方がガス発生が少なく、繊維による保護効果がみられた。しかし77K照射では、保護効果はあまりみられなかった。

報告書

宇宙用構造材料としての炭素繊維強化プラスチックの放射線効果

宇田川 昂; 弓立 浩三*; 工藤 久明; 貴家 恒男; 森野 美樹*; 瀬口 忠男

JAERI-Tech 95-007, 25 Pages, 1995/02

JAERI-Tech-95-007.pdf:1.41MB

人口衛星構造材料としてのエポキシ樹脂複合材、および長期間の運用を行う宇宙用材料として有望とされるポリイミド(PMR-15)複合材である2種類の炭素繊維強化プラスチック(CFRP)に対する宇宙環境の影響を調べた。これらの材料に対する耐宇宙環境性は電子、陽子、原子状酸素、および熱サイクルに曝したあとの機械特性の変化から評価した。その結果、PMR-15をマトリックスとするCFRPは、宇宙環境において優れた性能を持つことが明らかとなった。また、電子と陽子の照射を比べても、CFRPの機械特性に違いがないことを明らかにした。

論文

低粘性4官能グリシジルアミンを母材とするFRPの耐放射線性

宇田川 昂; 貴家 恒男; 瀬口 忠男

DEI-91-134, p.41 - 47, 1991/12

核融合炉用超電導磁石の絶縁材料として期待されるガラス繊維強化プラスチック(GFRP)の機械特性に対する放射線の影響について、超音波顕微鏡(SAM)による非破壊観察をもとに考察した。本報告は比較的低い温度で硬化可能であり、かつ硬化物は耐熱性と耐放射線性が期待できる常温で液状の4官能エポキシ(テトラグリシジルm-キシレンジアミン)を母材とした硬化剤の異なる2種のGFRPについて調べた。三点曲げ試験による機械特性は、いずれも吸収線量30MGyを越えると低下し、77Kの曲げ強度はさらに低い線量から急激に低下した。無水メチルナジック酸で硬化したGFRPは繊維フィラメントの束と母材層との境界で剥離し、液状ジアミノジフェニルメタンで硬化したGFRPは積層樹脂間で剥離していることがSAM観察から明らかにされた。これらの欠陥は機械特性低下を招く直接的な原因になると解釈した。

論文

Radiation effects on flexural strength and mode-I interlaminar fracture toughness of conventional and toughened epoxy matrix CFRP

平出 哲也*; 武田 展雄*; 宇田川 昂; 貴家 恒男; 瀬口 忠男; 浜 義昌*

Advanced Composite Materials, 1(4), p.321 - 331, 1991/00

炭素繊維強化樹脂(CFRP)の宇宙での構造材料としての使用を考え、曲げ強度と層間破壊靱性を高温・室温・低温で測定し、その照射効果を調べた。120MGyまで従来型も高靱性型も高い曲げ強度を示す。しかし曲げ試験の破壊様式が複雑であり破壊の仕方によって強度が変わると考えられる。そこで層間破壊靱性によって評価を試みる。高靱性型は見かけ上非常に高い値を示すがこれは繊維の切断を結果的に見ていることとなり真の値を測定するのはむづかしい。従来型、高靱性型ともに初期においてはほぼ等しい靱性を示すと考えられるが高靱性型は樹脂が20~30MGyで劣化している可能性がある。従来型は60MGyまで靱性の低下は認められない。

論文

ビスフェノールA系エポキシを母材とするGFRPとCFRPの耐放射線性

宇田川 昂; 瀬口 忠男

EIM-90-121, p.39 - 45, 1990/12

ビスフェノールA系エポキシ樹脂をマトリックスとするGFRPとCFRPの耐放射線性を曲げ強度試験と吸水率試験により評価するとともに、走査型超音波顕微鏡(SAM)により劣化のメカニズムを検討した。劣化開始線量は30~60MGyの範囲にあり、この範囲でVfまたは基材繊維の差異による有意差があった。一方、FRP積層断面のSAM画像は繊維と樹脂の界面剥離、あるいはマトリックスにあるミクロボイド、クラックなどの欠陥に対する非破壊的情報を明確に提供した。その結果GFRPは60MGy以上で界面に剥離を伴い曲げ強度が低下するが、CFRPは界面の接着が良く、Vfが低い場合60MGyまで未照射時の強度を保持することが分かった。また、照射したCFRPは沸騰水に瞬時接触することで熱的衝撃を受け、繊維束と樹脂の境界に沿って大小多数の剥離クラックを生じるため、照射で界面剥離やクラックが発生したGFRPより各線量で煮沸吸水率は高くなることを明らかにした。

報告書

易加工性・耐放射線性繊維強化プラスチックの研究,III; 高性能化した耐放射線性FRPの機械特性

宇田川 昂; 貴家 恒男; 瀬口 忠男; 野島 敏幸*; 川上 和夫*; 大塚 正人*; 津久井 哲太郎*; 山本 泰*; 園田 克己*; 富田 晴彦*

JAERI-M 89-203, 20 Pages, 1989/12

JAERI-M-89-203.pdf:1.24MB

室温で電子線照射したガラス繊維強化プラスチック(GFRP)の機械特性試験を行ない、耐放射線性を評価した。試験に供したGFRPは成形加工性が良く、かつ室温で耐放射線性に優れているエポキシ系マトリックスを用いて試作した。耐放射線性の最も良好なGFRPは、ジアミノジフェニルメタンで硬化したテトラグリシジルジアミノジフェニルメタンをマトリックスとした材料であり、90MGy照射したGFRPの77Kでの曲げ強度は1000MPa、123Kでの層間せん断強度は約70MPaを示し、未照射時のそれぞれの強度を保持していた。また、照射後の4Kにおける曲げ強度は、77Kで測定した値と同じ値を示すことが確認された。GFRPの耐放射線性に対するシランカップリング剤の種類と濃度の影響は、曲げ強度に効果を与えないが、劣化挙動は異なることが認められた。また、疲労試験では放射線劣化がより顕著に認められた。

論文

FRPの層間破壊靱性(モードI)に及ぼす放射線照射効果

平出 哲也*; 武田 展雄*; 宇田川 昂; 貴家 恒男; 瀬口 忠男; 浜 義昌*

EIM-89-120, p.61 - 69, 1989/12

炭素繊維強化樹脂(CFRP)は宇宙用構造材料として期待されている。今回、炭素繊維とエポキシ樹脂を組み合せたCFRP(従来型T-300/3601、高靱性型IM-6/R6376)について電子線照射効果及び測定時の温度効果を調べた。どちらも照射によって初期に靱性の改善が見られるが、T-300/3601の場合照射によって内部の歪が減少したためであり、IM-6/R6376の場合ファイバーブリッジングする繊維の数が増えるためであると考えられる。また20~30MGyで靱性の低下が少し見られるが60MGyまで大きな低下は見られなかった。しかしながらIM-6/R6376の場合20MGy程度から-100、25、80$$^{circ}$$Cでの靱性がほぼ同じ値を示しこの線量域ですでに樹脂は劣化していると考えられ、材料として使用する場合に本質的に靱性が高いかどうか疑問が残る。

報告書

宇宙用炭素繊維強化プラスチックの熱衝撃特性に及ぼす照射効果

貴家 恒男; 江草 茂則; 宇田川 昂; 瀬口 忠男; 田村 直幸; 神山 隆之*; 菅原 憲明*; 中尾 建志*; 葭田 雄二郎*; 榊原 俊夫*; et al.

JAERI-M 88-238, 28 Pages, 1988/11

JAERI-M-88-238.pdf:2.16MB

変性したTGDDM-DDSをマトリックス樹脂とし、これを高強度中弾性炭素繊維(IM-6)で強化したIM-6/R6376複合材料および変性しいてないTGDDM-DDSをマトリックス樹脂に用いた高強度炭素繊維(T-300)強化複合材料T-300/3601材について、低温(-100$$^{circ}$$C)、室温、高温(100$$^{circ}$$C)における機械的特性に及ぼす電子線照射効果、並びに高温(110$$^{circ}$$C)~低温(-90$$^{circ}$$C)の熱衝撃特性に及ぼす電子線照射効果を検討し、これらの材料の宇宙環境への適応性を評価した。

報告書

易加工性・耐放射線性維持強化プラスチックの研究,II; 室温および低温における機械特性

宇田川 昂; 江草 茂則; 貴家 恒男; 瀬口 忠男; 小野 利夫*; 川上 和夫*; 大塚 正人*; 山本 泰*; 橋本 修*; 園田 克己*; et al.

JAERI-M 88-047, 27 Pages, 1988/03

JAERI-M-88-047.pdf:1.86MB

電子線照射した5種類のガラス繊維強化プラスチック(GFRP)について、室温および123Kまたは77Kで種々の機械的特性の測定を行なった。

論文

Evaluation of a tough type matrix CFRP for use in space structure

神山 隆之*; 永尾 陽典*; 菅原 憲明*; 瀬口 忠男; 貴家 恒男; 江草 茂則

Proc. 4th Japan-US Conf. on Composite Materials, 11 Pages, 1988/00

航空機用として開発された2種類の炭素遷移強化プラスチック、T-300/3601、IM-6/R6376、について宇宙用構造材料としての適用性を、電子線照射、-90$$^{circ}$$C~110$$^{circ}$$Cの繰返し熱履歴(熱衝撃)、照射後の熱衝撃を与えた後の機械的特性変化から評価した。

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