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論文

レーザーとロボット技術の連携による福島第一原子力発電所廃止措置作業

川妻 伸二

レーザー研究, 45(7), p.413 - 417, 2017/07

2011年3月11日の東北地方太平洋沖地震による福島第一原子力発電所事故では、大量の放射性物質が、原子炉建屋内および環境中に放出され、原子炉建屋および原子炉建屋周辺は、高放射線環境になり、作業員が立入れないか、立入れても極めて短時間しか作業できない状況になった。緊急時対応作業では、作業員に代わって20台以上のロボットが投入されたが、一部のロボット等にはレーザー測域センサーなどが用いられた。今後の同発電所の廃炉では、より高放射線下で、今までに経験のない作業が必要となるため、様々なレーザー技術とロボット技術を融合させることが必要となる。レーザー測域センサーに加えて、レーザー診断やレーザー分析などが期待されるが、一方で高放射線環境下での使用のため、耐放射線性化や制御安定性のための課題もある。

論文

Improved cavitation resistance of structural materials in pulsed liquid metal targets by surface hardening

Koppitz, T.*; Jung, P.*; M$"u$ller, G.*; Weisenburger, A.*; 二川 正敏; 池田 裕二郎

Journal of Nuclear Materials, 343(1-3), p.92 - 100, 2005/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:49.28(Materials Science, Multidisciplinary)

圧力波による構造材料のキャビテーション損傷は、高出力パルス中性子源における寿命を決定する因子の一つである。損傷を低減する方法として2つの方法を提案している。一つは、ガスバブル注入法であり、他方は材料の表面硬化法である。8$$sim$$13%Crのマルテンサイト鋼の表面硬化が電子線及びレーザー加熱処理、さらにプラズマ窒化により行われ、処理条件の影響について調べられた。熱処理では600Hv硬度、一方窒化では1200Hvが得られた。12%Cr鋼がパルス陽子入射あるいは機械的パルス入射条件下における水銀環境下で試験された。表面損傷が光学顕微鏡,レーザー顕微鏡,電子顕微鏡で観察され、硬化処理による損傷低減化が確認できた。

論文

Effects of helium production and heat treatment on neutron irradiation hardening of F82H steels irradiated with neutrons

若井 栄一; 田口 富嗣; 山本 敏雄*; 富田 英樹*; 高田 文樹; 實川 資朗

Materials Transactions, 46(3), p.481 - 486, 2005/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:51.34(Materials Science, Multidisciplinary)

F82H鋼の照射硬化に関するヘリウム生成量依存性を照射温度の関数として調べた。照射量は約2dpaである。本研究に用いた試料はアイソトープ調整したボロン、すなわち$$^{11}$$B, $$^{10}$$B及び$$^{11}$$Bと$$^{10}$$Bを50%ずつ混合させた3種類をそれぞれ60wtppm添加したものである。照射によって生成されたヘリウム量は約15から330appmであった。照射後、引張り試験を行った結果、いずれの照射温度においても照射硬化が生じたが、$$^{10}$$B添加による硬化の増加は300$$^{circ}$$C照射材のみでわずかに生じたが、150$$^{circ}$$C照射材では観察されなかった。$$^{10}$$B添加による硬化の促進効果は照射温度に依存して生じると考えられる。他方、焼もどし時間に対する照射硬化の変化は、150$$^{circ}$$Cで2dpa照射したF82H鋼の引張り特性から解析し、照射による硬化量は焼き戻し時間と温度の増加に伴って増加することがわかった。また、延性脆性遷移温度と降伏応力の照射による変化を解析した結果、照射後のF82H鋼の強度特性は照射前に行う焼き戻し時間や温度の調整によってその性能を向上させることができることがわかった。

論文

電子線と中性子によるFe-Cuモデル合金の照射硬化

飛田 徹; 相澤 一也; 鈴木 雅秀; 岩瀬 彰宏*

日本原子力学会和文論文誌, 3(4), p.331 - 339, 2004/12

軽水炉圧力容器鋼の照射脆化には、高速中性子のみならず熱中性子や$$gamma$$線の寄与も含まれる。$$gamma$$線による照射脆化は高速中性子よりも効率的である可能性が指摘されているが、現在までにその定量的な把握はなされていない。試料としてFe-Cuモデル合金を用い、照射温度と速度を一定に制御し、$$gamma$$線照射を模擬した2.5MeV電子線照射と中性子照射を行って照射硬化量を測定し比較した。これにより照射硬化の温度依存性,照射量依存性等を調査した。また、中性子小角散乱法により照射に伴うCu析出を確認した。その結果、dpa(はじき出し損傷量)を基準にすると、電子線($$gamma$$線)と中性子による照射硬化が照射のごく初期を除いてほぼ等しいことがわかった。照射の初期に関しては、電子線照射の方が照射硬化が低いdpaから生じる傾向にあった。また、Cuの析出と粗大化が照射量に依存しており硬化の主な原因になること,10のマイナス3乗dpaまでに飽和すること等がわかった。以上の結果工学的な観点からは、dpaを指標にすることで$$gamma$$線による照射硬化が中性子による照射硬化と同列に十分な精度で評価できるという結果が示された。

報告書

福島第二原子力発電所3号機シュラウドサンプル(2F3-H6a)に関する調査報告書(受託研究)

福島第二3号機シュラウドサンプル調査実施チーム

JAERI-Tech 2004-044, 92 Pages, 2004/05

JAERI-Tech-2004-044.pdf:15.18MB

本報告は、福島第二原子力発電所3号機炉心シュラウド下部リングH6a溶接部外側から採取したき裂を含む材料サンプル(東京原子力株式会社が平成13年度に実施した調査の際に日本核燃料開発株式会社に保管した試料の一部)について、日本原子力研究所が第三者機関として東海研究所の照射後試験施設(ホットラボ等)において各種の検査・評価を実施し、き裂発生の原因究明に資する知見を取得することにより、調査結果の透明性を確保することを目的として実施した。本調査の結果、以下のことが明らかとなった。(1)き裂は溶接金属から約3~9mm離れた位置に3箇所観察され、最大深さは約8mmであった。(2)2箇所のき裂破面を観察した結果、き裂破面のほぼ全面が粒界割れであったが、き裂開口部には約300$$mu$$m範囲に粒内割れが観察された。(3)表面から約500$$mu$$m深さまで、最高Hv400を超える硬化層が形成されていた。また、溶接金属から約3mmまでの表面層には溶接熱影響による軟化が見られた。(4)き裂の内部には、開口部からき裂の先端までほぼ全体にわたり酸化物が観察され、その酸化物は主として鉄の酸化物であった。(5)合金中に主要元素濃度の揺らぎが見られたが、き裂との間に相関性は認められなかった。本調査の結果と、溶接によりき裂付近に発生していたと考えられる引張残留応力及び炉水の溶存酸素濃度等を考慮すると、き裂は炉心シュラウド下部リング外表面の加工層において主として粒内型の応力腐食割れ(SCC)により発生後、SCCとして結晶粒界を経由して進展したと結論される。

報告書

女川原子力発電所1号機シュラウドサンプル(O1-H2)に関する調査報告書(受託研究)

シュラウド・再循環系配管サンプル調査チーム

JAERI-Tech 2004-012, 62 Pages, 2004/02

JAERI-Tech-2004-012.pdf:16.4MB

東北電力(株)女川原子力発電所1号機(沸騰水型)では、第15回定期検査の際に、炉心シュラウド中間部リングH2及び下部リングの溶接線近傍にき裂が確認された。本調査は、東北電力(株)が日本核燃料開発(株)にて実施するき裂を含む材料サンプルの調査・評価に関して、原研が第三者機関として加わり、最終的な調査データを入手し、原研独自の報告書を作成することにより、調査の透明性を確保することを目的として実施した。本調査により、以下のことが明らかになった。(1)中間部リングの外表面近傍には150$$sim$$250$$mu$$m程度の深さまで硬化層が存在した。(2)き裂の内部には腐食生成物が付着しており、腐食が粒内へ進行した部位も見られた。(3)中間部リング外表面近傍から100$$mu$$m程度の深さの領域では主として粒内割れが観察され、200$$mu$$m程度の深さより内部の領域では、粒界割れが観察された。(4)結晶粒界には、熱鋭敏化材に見られるようなCr濃度の顕著な低下傾向がなかった。(5)中間部リング材料の化学組成は、JIS規格SUS304Lに相当する組成であった。本調査の結果と、溶接によりき裂部付近に発生していたと考えられる引張残留応力及び炉水中の溶存酸素濃度等を考慮すると、き裂は応力腐食割れ(SCC)であると結論される。

報告書

柏崎刈羽原子力発電所1号機シュラウドサンプル(K1-H4)に関する調査報告書(受託研究)

シュラウド・再循環系配管サンプル調査チーム

JAERI-Tech 2004-011, 64 Pages, 2004/02

JAERI-Tech-2004-011.pdf:14.65MB

東京電力(株)柏崎刈羽原子力発電所1号機では、第13回定期検査中に、原子力安全・保安院の指示でシュラウド溶接部の目視点検を実施し、原子炉圧力容器内のシュラウド中間部胴溶接部H4にひび割れが確認された。本調査は、東京電力(株)が日本核燃料開発(株)にて実施するき裂を含む材料サンプル調査・評価に関して、原研が第三者機関として調査計画の策定段階から加わり、調査中には随時試験データの評価や試験現場への立会を実施し、最終的に得られた調査データを入手し、原研独自の調査報告書を作成することにより、調査の透明性を確保することを目的として実施した。本調査の結果、溶接残留応力及び炉水中の溶存酸素濃度を考慮すると、き裂は、浅い加工層を有する表面で応力腐食割れ(SCC)により発生した後、SCCとして内部へ分岐しながら結晶粒界を経由して3次元的に成長し、き裂の一部は溶接金属内部へ進展していったと結論される。

報告書

福島第一原子力発電所4号機シュラウドサンプル(1F4-H4)に関する調査報告書(受託研究)

シュラウド・再循環系配管サンプル調査チーム

JAERI-Tech 2004-004, 74 Pages, 2004/02

JAERI-Tech-2004-004.pdf:31.62MB

東京電力(株)福島第一原子力発電所4号機(沸騰水型,定格出力78.4万kW)において、第12回定期検査(平成5年9月$$sim$$平成6年2月)の自主点検の際に、炉心シュラウド中間部胴H4溶接部にき裂が発見された。本研究は、東京電力(株)が日本核燃料開発(株)にて実施するき裂を含むSUS304Lの材料サンプルの調査・評価に関して、原研が第三者機関として加わり、最終的に得られた調査データを入手し、原研独自の調査報告書を作成することにより、調査の透明性を確保することを目的として実施した。本研究により、以下の結論が得られた。(1)観察したき裂のほぼ全体が粒界割れであった。き裂内部には腐食生成物が付着し、一部は粒内に成長していた。また、2次き裂の一部は溶接金属に達していた。(2)表面近傍のビッカース硬さは300程度に高くなっていた。また、照射による母材の硬化が認められた。(3)結晶粒界ではCr濃度の低下とNi及びSi濃度の増加が観察された。これら合金元素の濃度変化は照射により誘起された拡散,偏析過程により生じたものと考えられる。本研究の結果と、溶接によりき裂付近に発生していたと考えられる引張残留応力及び炉水中の溶存酸素濃度等を考慮すると、このき裂は応力腐食割れ(SCC)であると結論される。

論文

Triple ion beam irradiation tests on window materials of spallation targets

二川 正敏; 倉田 有司; Henry, J.*; 井岡 郁夫; 斎藤 滋; 内藤 明

FZKA-6876, p.166 - 171, 2003/12

MEGAPIE(Megawatt Pilot Experiment)の技術開発会議での報告がFZKのレポートとしてまとめられたものである。MEGAPIE液体鉛ビスマスターゲットの窓材として用いるT91鋼(改良9Cr-1Mo鋼)の照射損傷を、原研のTIARAを用いたトリプルイオンビーム照射により評価した。MEGAPIE条件である320$$^{circ}$$Cでの15dpa, 1400appm He, 10000appm Hのトリプルイオンビーム照射とFe, Heのシングル及びデュアルビーム照射の結果を微小押込み試験により、比較した。T91の硬さの増加は、おもに、Feイオンによるはじき出し損傷により、He及びHイオンはわずかな硬さの増加をもたらした。さらに、イオン照射材の微小押込み試験結果から引張特性を評価する手法の開発状況を述べた。

論文

Localized-impact damage caused by proton bombarding in mercury target

二川 正敏; 粉川 広行; 石倉 修一*; 工藤 久明*; 祖山 均*

Journal de Physique, IV, 110, p.583 - 588, 2003/09

高出力核破砕中性子源として開発が進められている液体水銀ターゲットには、陽子線入射時に生じる圧力波の伝播過程でキャビテーションが発生する。キャビテーションが壁面近傍で発生すれば、容器壁面はマイクロ衝撃による壊食損傷を受ける。損傷低減には、容器壁面の表面硬化処理が期待される。そこで、SHPB衝撃負荷装置により、ターゲット内で生じると予測される圧縮波相当を水銀中に入射し、CrN,TiN被覆処理材及び浸炭処理Kol材について損傷評価実験を行った。その結果、損傷の程度は、局所衝撃荷重に対応した硬度と良い相関を示した。

論文

液/固体金属界面の衝撃壊食に及ぼす表面硬化の影響

小山 智史*; 二川 正敏; 粉川 広行; 石倉 修一*

日本機械学会関東支部茨城講演会(2002)講演論文集, p.5 - 6, 2002/09

水銀ターゲットにおけるピッチング損傷に対する抑制効果として、表面硬化処理技術がある。コーチング(CrN, TiN)及び浸炭法による表面硬化処理(Kolsterising)を施した試料に対して、Split-Hopkinson-Pressure-Bar(SHPB)衝撃原理に基づく平面歪み波入射実験を行い、硬化処理による抑制効果を調べた。その結果、材料表面硬度とピッチング損傷との相関は認められたが、硬化層厚さを適度に選択することが重要であることがわかった。そのためには、ピット深さを定量的に評価し、より効果的な硬化層厚さを決定することが重要である。

論文

Irradiation embrittlement of 2.25Cr-1Mo steel at 400$$^{circ}$$C and its electrochemical evaluation

西山 裕孝; 深谷 清; 鈴木 雅秀; 衛藤 基邦

Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.1187 - 1192, 1998/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:65.04

照射温度が290$$^{circ}$$C~400$$^{circ}$$Cで、1$$times$$10$$^{22}$$~3$$times$$10$$^{24}$$n/m$$^{2}$$(E$$>$$1MeV)の中性子照射を受けた2.25Cr-1Mo鋼について、引張試験、シャルピー衝撃試験及び電気化学的試験の結果から、中高温度域での中性子照射脆化の特徴について検討を行った。照射温度が400$$^{circ}$$Cの場合、照射脆化はマトリックスの硬化によって誘起されるが、この程度は極めて小さい。しかし、照射量が1$$times$$10$$^{24}$$n/m$$^{2}$$以上になると、非硬化性の脆化すなわち粒界脆化が生じた。一方、照射温度を約300$$^{circ}$$Cから400$$^{circ}$$Cに変えた場合、300$$^{circ}$$Cにおける照射量の大小すなわち照射硬化量に関係なく、その後の400$$^{circ}$$C照射によって照射硬化のほとんどが回復した。したがって、400$$^{circ}$$C照射による2.25Cr-1Mo鋼の脆化の主因は粒界脆化であることがわかった。また、電気化学的分極法により、その原因が不純物等の照射誘起偏析であることが推察された。

論文

Ti-Ni系形状記憶合金の変形挙動に及ぼす中性子照射の影響

星屋 泰二; 田昭 治*; 安藤 弘栄

日本金属学会誌, 56(7), p.741 - 746, 1992/00

中性子照射したTi-Ni系形状記憶合金の673K以下の温度における高温変形挙動さらには照射後に473,523,573Kで焼鈍した際の変形挙動を引張試験及び硬度試験を用いて調べた。中性子照射によって照射誘起超弾性など特異な変形挙動が生じた。これらは523K以上の温度における照射後焼鈍によって完全に回復した。この原因としては、照射によって生成した空孔などの欠陥移動が熱振動で助長され規則化過程を促進するためである。照射中のTi-Ni系形状記憶合金では、二つの相反する過程が競合して起きる。すなわち、照射誘起不規則と空孔移動によって促進される規則化である。これらの過程は照射温度と照射フルエンスに依存する。

論文

石英系光ファイバの耐放射線特性

角田 恒巳; 若山 直昭; 真田 和夫*; 福田 長*; 稲田 浩一*; 末松 達也*; 八橋 元治*; 高橋 芳弘*

藤倉電線技報, 66, p.42 - 50, 1983/00

軽量性、絶縁性、無誘導性、広帯域性などの特長を有する光ファイバーの利用が急速に増えつつあり、原子力分野でも有効な信号伝送系を構成するものと期待されている。同分野での利用に不可欠な耐放射線性について、光ファイバの組成や製法、製造条件等の異なるものを作成し検討を行った。MCVD法、プラズマ法、VAD法などによって作成した純粋シリカコア及びコアにドーパントを含むものなど、各種のファイバについて、放射線照射下及び照射后の回復特性について検討を行った結果、組成はもとより、製造条件、製法等に大きく依存し、測定条件にも影響されることが判明した。

論文

Seismic response of high temperature gas-cooled reactor core with block-type fuel, 2; Three-dimensional vibration characteristices of stacked blocks column

幾島 毅; 本間 敏秋*

Journal of Nuclear Science and Technology, 17(9), p.655 - 667, 1980/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:45.23(Nuclear Science & Technology)

ブロック型燃料高温ガス炉炉心の耐震設計において、炉心内のブロックの挙動,衝突力を推定する必要がある。前報では、コラムの2次元振動特性を明らかにした。本報告はコラムの3次元振動特性を明らかにするために実施した、1領域炉心による振動実験と解析を述べたものである。主要な内容は次のとおりである。(1)コラムはルーズピン結合によるソフトスプリング特性と、ギャップを介して隣り合うコラムとの間でハードスプリング特性を有する。(2)コラムはふれ回り運動をする。(3)ガス圧力差模擬ばねによるコラムの圧縮力は、コラムの共振振動数を上昇させる。(4)コラムの振動特性と周辺コラムとの衝突応答値の解析は、実験値と良い一致を示した。

論文

ひずみ硬化材における熱応力ラチエットの変形挙動; 高温部材と低温部材の面積比の異なる場合

宇賀 丈雄

日本機械学会論文集,A, 44(N0.379), p.816 - 824, 1978/00

熱応力ラチェットによる変形挙動について部材の熱応力分布の効果を解明するため、3本棒試験体の高温部材と低温部材の面積比を変えた試験を行った。また部材のひずみ硬化性、熱応力負荷時の降状強さの低下を考慮したひずみ生長に関する理論式を導びいた。実験および理論解の結果から高温部材に対する低温部材の面積比が1の時、ひずみ生長は最大となり1から離れるに従がい変形量の低下することを明らかにした。

論文

Electron irradiation hardening of copper and copper alloys at 78K and 300K

鎌田 耕治; 吉沢 勲*; 楢本 洋

Phys.Status Solidi A, 18(1), p.377 - 386, 1973/01

 被引用回数:7

Cu,Cu-Ni,Cu-Si,Cu-Ge単結晶の電子線照射硬化を78Kと300Kで測定した。78K照射ではFrankの理論をもとにして格子間原子のtetragonalityに起因する硬化現象として結論された。300K照射では、導入された欠陥当りの非常に大きな硬化が観測された。この硬化機構についての可能性としてはinterstitial clusterによるものが考えられる。上述の結果から、78Kで照射後、格子間原子単独ないしは溶質原子と複合した形で存在する格子間原子が温度が高くなると動き、300K照射の後ではそれらがclusterを形成する事が理解された。降伏応力の温度依存性の実験から、100K以下にある「anomaly」に照射が影響を与える事もわかった。

論文

The Role of some alloying elements on radiation hardening in pressure vessel steels

井形 直弘*; 渡辺 勝利; 佐東 信司*

ASTM Special Technical Publication 529, p.63 - 74, 1973/00

圧力容器用鋼に対する照射挙動の知見を得る為に、内部摩擦、電顕観察及び引張試験によって、Ni,Cr,Mo,Cu,の役割を調べた。用いた試料はFe-1%Ni,Fe-0.25%Cr,Fe-0.5%Mo,Fe-0.2%Cu合金である。照射条件は照射量が(1~3)$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$nvt($$>$$1MeV)、照射温度が60$$^{circ}$$C~70$$^{circ}$$Cである。照射後焼なましは150~450$$^{circ}$$Cの温度範囲で行なった。得られた結果より、照射硬化は複合欠陥の量と対応する固溶Nの量と密接に関連していることが分った。また照射硬化は固溶N(又はC)との相互作用の強さで主として解釈された。

論文

Radiation and anneal hardening in vanadium

白石 健介; 深谷 清; 片野 吉男

J.Nucl.Mater., 44(2), p.228 - 238, 1972/02

 被引用回数:26

中性子照射(高速中性子量:8.2$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$n/cm$$^{2}$$,照射温度:約200$$^{circ}$$C)したバナジウムの室温における機械的性質の変化を、照射と照射後の熱処理による電子顕微組織の変化と関連して、調べた。照射後400$$^{circ}$$C以下の温度で熱処理した試料を室温で引っ張るとdislocation channelingsが観られる。このdislocation channelingsは10$$^{1}$$$$^{6}$$ヶ/cm$$^{3}$$のオーダーの密度の小さな転位ループをもった試料に認められる。照射後180~600$$^{circ}$$Cの温度で熱処理をした試料は硬化するが、これはバナジウム中に不純物として含まれている酸素の集合体と関係していると考えられる。照射によって生じたこれらの硬化は700$$^{circ}$$C、1時間の熱処理によってほぼ照射前の状態に回復する。

論文

Temperature dependence of quench hardening

奥田 重雄

Proc.Intern.Conf.on Strength and Alloys, p.93 - 94, 1967/00

抄録なし

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