クリープ破断時間および高温引張強度予測モデルの連合学習

櫻井 惇也*; 鳥形 啓輔*; 松永 学*; 高梨 直人*; 日比野 真也*; 木津 健一*; 森田 聡*; 井元 雅弘*; 下畠 伸朗*; 豊田 晃大; et al.

鉄と鋼, 111(5), p.246 - 262, 2025/04

https://doi.org/10.2355/tetsutohagane.TETSU-2024-124

Creep testing is time-consuming and costly, leading institutions to limit the number of tests conducted to the minimum necessary for their specific objectives. By pooling data from each institution, it is anticipated that predictive models can be developed for a wide range of materials, including welded joints and degraded materials exposed to service conditions. However, the data obtained by each institution is often highly confidential, making it challenging to share with others. Federated learning, a type of privacy-preserving computation technology, allows for learning while keeping data confidential. Utilizing this approach, it is possible to develop creep life prediction models by leveraging data from various institutions. In this paper, we constructed global deep neural network models for predicting creep rupture life of heat-resistant ferritic steels in collaboration with eight institutions using the federated learning system we developed for this purpose. Each institution built a local model using only its own data for comparison. While these local models demonstrated good predictive accuracy for their respective datasets, their predictive performance declined when applied to data from other institutions. In contrast, the global model constructed using federated learning showed reasonably good predictive performance across all institutions. The distance between each institution's data was defined in the space of explanatory variables, with the NIMS data, which had the largest dataset, serving as the reference point. The global model maintained high predictive accuracy regardless of the distance from the NIMS data, whereas the predictive accuracy of the NIMS local model significantly decreased as the distance increased.

Effect of nitrogen concentration on nano-structure and high-temperature strength of 9Cr-ODS steel

岡 弘; 丹野 敬嗣; 大塚 智史; 矢野 康英; 皆藤 威二

Nuclear Materials and Energy (Internet), 16, p.230 - 237, 2018/08

https://doi.org/10.1016/j.nme.2018.05.010

In determining the nitrogen concentration specifications, nano-structure and high-temperature strength of 9Cr-ODS steel have been investigated as a function of the nitrogen content with the aim of obtaining technical knowledge that makes the specification reasonable. The hardness and tensile strength showed degradation with increasing nitrogen content. For a microstructure, the decrement of residual ferrite phase was confirmed. Since the nitrogen is an austenite stabilizer, the increment of nitrogen enhanced an alpha to transformation, resulted in the decrease of the residual ferrite phase. It is considered that the reduction of the strength is due to the decrease of the residual ferrite phase.

中性子回折法による高張力鋼突合せ溶接材の残留応力評価

鈴木 裕士; Holden, T. M.*; 盛合 敦; 皆川 宣明*; 森井 幸生

材料, 54(7), p.685 - 691, 2005/07

https://doi.org/10.2472/jsms.54.685

本研究では、高張力鋼の一つであるNi-Cr鋼を用いて製作したX開先突合せ溶接試験片の残留応力分布を中性子回折法により測定し、残留応力発生メカニズムを検討した。始めに、無ひずみ状態における格子定数を測定するために、溶接試験片から幾つかの小片試料を切り出した。小片試料を用いて格子定数を測定した結果、溶接過程において生じたマルテンサイト変態などの相変態が影響して、溶接部近傍で格子定数の増加が認められた。次に、Fe110, Fe200, Fe211の三種類の回折により溶接試験片の残留応力分布を測定した。塑性ひずみの影響が無いために、それぞれの回折により評価した残留応力分布はほとんど同様な傾向を示していた。また、溶接部近傍における残留応力はNi-Cr鋼の降伏強さの半分程度の引張残留応力であった。高張力鋼では軟鋼と比べて相変態による膨張量が大きいこと、また、引張残留応力がかなり低い温度となってから発生し始めるために、残留応力が降伏応力に至らなかったと考えられる。したがって、高張力鋼の中性子応力評価では、塑性ひずみの発生を考慮する必要の無いことを確認した。

ジルカロイ-4とMDAの機械特性に及ぼす水素吸収と中性子照射の影響(共同研究)

永瀬 文久; 菅野 光照*; 小澤 正明*; 小松 和志*; 古田 照夫*

JAERI-Research 2001-008, 61 Pages, 2001/03

JAERI-Research-2001-008.pdf:2.62MB

水素吸収及び中性子照射が軽水炉高燃焼度燃料被覆管の機械的特性に及ぼす影響に関し系統的な知見を得るために、さまざまな水素濃度を有するジルカロイ-4とMDA被覆管をJMTRにて照射し、引張試験を実施した。水素濃度範囲は10~140wtppmとした。照射量は1.1~3.610n/m(E>1MeV)であった。293及び633Kにおける試験により、水素濃度及び照射量に依存する機械特性の変化が調べられた。それらの変化は、ジルカロイ-4とMDAではほぼ同等であった。いずれの試験温度でも、800wtppm以上の水素濃度を有し照射された被覆管は、著しく小さな破断伸びを示すことがあった。このような破断伸びの著しい低下は、水素吸収量や照射量からは予想されない。本試験結果は、非常に高い水素濃度を有する照射被覆管において、水素吸収と照射の重畳的な影響を考慮する必要があることを示唆している。

高温ガス炉用C/Cコンポジット製高性能制御棒の強度試験

石山 新太郎; 深谷 清; 衛藤 基邦

日本原子力学会誌, 41(10), p.1092 - 1099, 1999/00

https://doi.org/10.3327/jaesj.41.1092

今後の高温ガス炉開発において炉心性能の高性能化に重要な役割を担う高性能制御棒について、二次元強化型C/Cコンポジット材を用いてHTTR用模擬制御棒の試作を被覆管要素(外筒:外径長さ厚さ=1133004mm、内筒:外径長さ厚さ=753007.5mm)及び連結部ネジ要素(M16及びM8)について実施し、その強度特性を把握した。その結果、同上素材を用いて現行のHTTR制御棒主要寸法を満足する制御棒を製作できることを明らかにした。また、試作材要素の強度試験を実施することにより、被覆管要素については、設計強度値は満足するものの、さらに厚み方向へ繊維強化による強度改善が必要であること、一方、ネジ要素では素材強度以上の高強度が得られることを明らかにした。

Development of high strength austenitic stainless steel for conduit of NbAl conductor

中嶋 秀夫; 布谷 嘉彦; O.Ivano*; 安藤 俊就; 川崎 勉*; 塙 博美*; 関 秀一*; 高野 克敏*; 辻 博史; 佐藤 雄一*; et al.

Advances in Cryogenic Engineering Materials, Vol.42, p.323 - 330, 1996/00

https://doi.org/10.1007/978-1-4757-9059-7_43

NbAl導体は、超伝導材料であるNbAlを生成するために、750~800Cで30~50時間の熱処理をして使用される。このため、コンジット材料も同等な熱処理を受けることになる。この熱処理は、通常ステンレス鋼では材料の脆化を引きおこす。そこで、このような熱処理を受けても十分に延性のある高強度材料を開発した。本件ではこの結果について報告する。

High temperature Youngs modulus of a fine-grained nuclear graphite oxidized or prestressed to various levels

衛藤 基邦; 奥 達雄; 小西 隆志*

Carbon, 29(1), p.11 - 21, 1991/01

https://doi.org/10.1016/0008-6223(91)90089-2

微粒等方性黒鉛IG-110の高温ヤング率に及ぼす酸化と予応力の影響を調べた。酸化は空気中500Cで10%重量減まで行った。予応力は平均圧縮強度の60または80%とした。酸化、予応力ともに室温及び高温ヤング率を減少させるが、これは亀裂の開孔と成長によって説明できる。酸化黒鉛の高温ヤング率を無酸化材の室温ヤング率から算出する実験式を得た:E(T,d)/E(RT,do)=f(T)(d/do)。ここで、E(T,d)とE(RT,do)は各々、かさ密度dをもつ酸化材の温度Tにおけるヤング率及び無酸化材(かさ密度do)のヤング率である。f(T)、n(T)は実験データから定まる温度Tの関数である。さらに本実験において、酸化材のヤング率が高温熱処理によって一部回復する現象が見出され、これは結晶子の異方性に基づく内部応力が酸化材で小さくなるためと考えられた。

Effect of molecular orientation on the radiolysis of polyethylene in the presence of oxygen

泉 佳伸*; 西井 正信; 瀬口 忠男; 江間 喜美子*; 山本 忠史*

Radiation Physics and Chemistry, 37(2), p.213 - 216, 1991/00

https://doi.org/10.1016/1359-0197(91)90130-T

高延伸した超高分子量ポリエチレンと高密度ポリエチレンの放射線酸化による照射効果を分解ガス生成、酸素の消費量、力学特性の変化を測定して、調べた。高延伸したPEの酸化は著しく大きくなり、また、メタン、エタンの発生量も増大した。これは、延伸により、非晶域が結晶に近い構造になって、その表面(界面)で酸化が促進されるためと考えられる。

Change in electrical resistance of irradiated nuclear graphite during compressive tests

衛藤 基邦

Journal of Nuclear Materials, 138, p.131 - 134, 1986/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(86)90265-5

中性子照射した異方性原子炉用黒鉛SMGの圧縮破壊に伴う電気抵抗変化を測定し、非照射の場合と比較することにより照射黒鉛の変形と破壊の機構を考察した。圧縮強度の0.1~0.3の応力レベルでAcross-grain試験片にみられる抵抗減少は照射(970-1000C、1.110n/m(E29fJ)の場合の方が非照射に較べてはるかに大きかった。同様の応力レベルでwith-grain試験片に見られる抵抗増加量は照射、非照射間で大きな差が認められなかった。この現象を照射中に形成される格子間原子ループの寄与として説明を試み、また、圧縮破壊応力の約50%以上の応力レベルから破壊に至るまでの過程は照射、非照射でほぼ同様と推察した。

Atomic Structure Calculation of Energy Levels and Oscillator Strengths in Ti Ion, III; 3s-3p and 3p-3d Transitions in Ti XI

石井 慶之*

JAERI-M 83-198, 29 Pages, 1983/11

JAERI-M-83-198.pdf:0.79MB

核融合プラズマにおける不純物イオン問題解明のために必要とされる分光学的データに関する研究の一環として、Ti多価イオンの中でMg Iと等電子系列であるTi XIの電子配置3s3p3dのエネルギー準位およびそれらの間のn=0電気双極子遷移の振動子強度の理論計算を行った。計算の基礎はHartree-HX波動関数と、Slater-Condon理論に基づいたCowanプログラムである。計算結果は表および図として集録されてある。文献調査による実験値は参考として表中に示した。