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論文

Structural studies on liquids and glasses under high pressure and high temperature

片山 芳則; 稲村 泰弘*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 238(1-4), p.154 - 159, 2005/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:50.55(Instruments & Instrumentation)

多くの物質が結晶状態で異なった構造を持ち、圧力の変化によって一次の構造相転移を起こすことはよく知られている。一方、液体やガラスの状態では、圧力誘起構造変化は単調であると考えられてきた。最近の放射光光源の発達によって、高温高圧条件下における液体やガラスの構造研究を行うことが可能になった。これらの研究は、液体やガラス状態での変化が必ずしも単調でないことを明らかにした。われわれは、液体リンと石英ガラスの最近の結果について報告する。

論文

Study on the efficiency of effective thermal conductivities on melting characteristics of latent heat storage capsules

椎名 保顕; 稲垣 照美*

International Journal of Heat and Mass Transfer, 48(2), p.373 - 383, 2005/01

 被引用回数:32 パーセンタイル:74.75(Thermodynamics)

潜熱蓄熱の実用化には伝熱促進が不可欠であるが、熱伝導率の高い多孔体中に蓄熱媒体を含浸させ実効熱伝導率を向上させることにより伝熱促進を図る方法が考えられる。本研究では、気孔率の高い発泡金属中に蓄熱媒体を含浸させた場合の相変化時間に及ぼす実効熱伝導率等の影響を、円筒カプセル蓄熱体を用いた場合について数値解析及び近似解析により評価した。その結果、蓄熱媒体の熱伝導率が低い場合には、相変化時間は数十倍短縮されること、また、フィンを用いる場合に比べても数倍から十倍程度伝熱が促進されることを示し、この方法が伝熱促進に高い有効性を有することを明らかにした。

報告書

先駆的超高熱除熱技術の開発と限界の実験的解明; 高速旋回流・多孔質内沸騰二相流・ミスト衝突噴流の三方向からの挑戦,原子力基礎研究H11-37(委託研究)

戸田 三朗*; 結城 和久*; 秋本 肇

JAERI-Tech 2004-008, 58 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-008.pdf:5.14MB

核融合炉の炉心プラズマ周辺に設置される第一壁,ダイバータ,リミターなどの機器は、プラズマから膨大な熱負荷を受けるため、高熱負荷を有効に除去するための技術が必要である。現状では最高で50MW/m$$^{2}$$程度の限界熱流束値が報告されているが、今後の核融合炉の実用化を踏まえて飛躍的な限界熱流束値の向上が期待されている。そこで、筆者らは「多孔質体内相変化を利用した除熱」と「ミスト衝突噴流による除熱」の2つの定常除熱法を用いて限界熱流束値の極限に挑戦する実験を行い、次の成果を得た。多孔質体を用いた超高熱流束除去実験では、多孔質体がステンレス時に10MW/m$$^{2}$$,ブロンズ時に34MW/m$$^{2}$$,銅ファイバー時に71MW/m$$^{2}$$の定常除熱を実証した。一方、ミスト衝突噴流による局所高熱流束除去実験では、ミストの液滴径や流速を最適化することにより、15MW/m$$^{2}$$の除熱を達成した。

論文

Phonon density of states in Sr$$_{2}$$FeCoO$$_{6-delta}$$ and SrBaFeCoO$$_{6-delta}$$; Effects induced by magnetic order and transport coherence

Rykov, A. I.*; 野村 貴美*; 澤田 嗣郎*; 三井 隆也; 瀬戸 誠*; 為ヶ井 強*; 徳永 将史*

Physical Review B, 68(22), p.224401_1 - 224401_7, 2003/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:44.11(Materials Science, Multidisciplinary)

遷移金属酸化物Sr$$_{2}$$FeCoO$$_{6-delta}$$, SrBaFeCoO$$_{6-delta}$$の低温での磁気相転移温度近傍における核共鳴非弾性散乱測定を行った。測定結果では、転移温度(Tc$$sim$$150K)に温度を下げるのにしたがい、非弾性散乱スペクトルの低エネルギー成分(14meV)に見られるピークが顕著に増加し、転移温度以下では分裂することが観測された。また、Tc以下では、20meV近傍のメインバンドエッジ部に顕著なソフトニングも観測された。本論文では、実験結果についての報告と、格子振動のソフトニングが、材料の磁気相転移発現時の超交換相互作用の変調効果によるものであることを示す。

論文

X線レーザー媒体の状態解析

内海 隆行*; 佐々木 明

応用数理学会平成12年度年会報文集, 2 Pages, 2000/00

X線レーザー発振スキームには、固体ターゲットへの高強度・短パルスレーザー照射により高温・高密度プラズマ生成過程を含む電子衝突励起型スキームがあり、シミュレーション等により最適な発振条件を予測することが要求されている。固体ターゲット照射によるX線レーザー媒体プラズマ生成過程は、マクロスコピックな連続体の運動として記述することができるが、固体ターゲットへの超短時間での超高エネルギー注入に伴って生じる固・液・気相の多相流解析には、計算手法と、物質の状態方程式などの物質特性値が重要となる。計算手法として、CIP法(CIP: Cubic-Interpolated Propagation)とC-CUP(CIP-combined Unified Procedure)法が固・液・気各相界面での大きな密度変化を精度良く捉えられ、有効な計算手法と考えられる。ここでは、急速に状態が変化するX線レーザー媒体と外部気体の異なる2種類の物質の存在する系において「一般化された比熱比」をもちいた多相・多成分の連続体解析の定式化とその妥当性について報告する。

報告書

多次元二流体モデルコードACE-3Dの改良と受動的余熱除去系水プール内熱流動解析への適用

大貫 晃; 加茂 英樹*; 秋本 肇

JAERI-Data/Code 99-038, 108 Pages, 1999/08

JAERI-Data-Code-99-038.pdf:5.2MB

受動的安全機器設計を行ううえで重要な二相自然対流現象を詳細に解析するツールを整備するため、報告者が開発した多次元二流体モデルコードACE-3Dを改良した。改良版では、乱流熱流束モデルと熱構造体との連成解析機能を追加し、相変化を伴う熱的に非平衡な流れの解析及び外部との熱交換を伴う体系の解析を可能とした。蒸気が水プール中へ噴出する蒸気噴流の実験データを取得し、そのデータを用いて改良機能を検証した。日本原子力研究所で設計された受動的安全炉JPSRの余熱除去系水プール内の熱流動解析へ適用し、同プールの除熱性能を検討した。その結果、改良したACE-3Dコードにより水プール内の二相自然対流現象を精度よく予測できること、並びにJPSR余熱除去プールの除熱性能の高いことを確認した。

論文

マイクロカプセル化相変化物質スラリーを用いた加熱水平円柱まわりの自然対流熱伝達

久保 真治; 秋野 詔夫; 田中 周*; 長島 昭*

日本機械学会論文集,B, 64(625), p.3013 - 3020, 1998/09

大きな融解凝固潜熱を有する相変化物質をマイクロカプセル化した物質(MCPCM)を低粘性の搬送流体中に分散しスラリー状にする(MCPCMスラリー)ことによって、常時流動性を維持させ、かつ、大きな熱量を保持する熱媒体を試作した。この熱媒体を容器内に注入し、水平円柱を用いて加熱して自然対流熱伝達実験を行った。その結果、純水と比較したMCPCMスラリー(純水にMCPCMを低濃度:$$<$$5%添加)の熱伝達率は、相変化が生じる条件レベルでは、数十%程度増加したが、相変化が生じない条件では減少した。純水にMCPCMを添加する効果による熱伝達率の増加率は、MCPCM濃度を上げるに従って増加し、また、境膜温度差を小さくするに従って増加した。

論文

Thermal characteristics of microencapsulated phase-change materials

E.Choi*; 秋野 詔夫

Proc. of 11th Int. Heat Transfer Conf. (Heat Transfer 1998), 7, p.121 - 126, 1998/00

溶融-凝固相変化に伴われる大きな潜熱を対流伝熱の促進や熱輸送の高密度化に応用することを目指して、マイクロカプセル化した相変化物質の熱的特性の解明を進めてきた。本報告では、相変化物質として脂肪酸の一種であるラウリン酸を取り上げ、200~25$$mu$$mの範囲で粒径を変えてマイクロカプセル化し、熱的特性を示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した。ラウリン酸自体は過冷却を示さなかったが、マイクロカプセル化した粒子は二つの凝固点を有することを明らかにした。凝固時の挙動は温度変化速度に依存するので、種々の速度でのデータから速度ゼロの凝固点と潜熱量を外挿によって求め、熱的特性を評価した。その結果、低い方の凝固点及び対応する潜熱量は、粒径が小さくなると共に消失する傾向を示すことを見出した。すなわち、マイクロカプセルの粒径を小さくしゆっくりと冷却することによって、有害な過冷却がなくすることを見出した。

報告書

A Simple and rational numerical method of two-phase flow with Volume-Junction model, 1; Verification calculation in saturated condition

岡崎 元昭

JAERI-Research 97-079, 57 Pages, 1997/11

JAERI-Research-97-079.pdf:1.63MB

非定常気液二相流をVolume-Junction法によって気液各相について独立に解析する場合の、単純で合理的な数値解法を提出する。その要点は、(1)差分形の基礎式を元の偏微分形のもつ物理的意味を保持する形で導いた。(2)Volume内エネルギ保存を確実に達成するためVolume内の運動量平衡式を新しく導出した。(3)流れに沿う減圧過程で気液各相に独立に生ずる相変化の理論式を用いた。(4)陽解法による解の単純な数値積分で計算を進めている。本手法の検証のため、計算例として減圧により相変化する飽和二相流の圧力、ボイド比変化を求めると共に、気液各相について独立に、質量変化、エネルギ変化を求め、そこから得られる状態量が飽和条件のものであること、質量及びエネルギに対する誤差が蓄積していかないことを確認した。これらの結果から、基礎式と相変化式の整合性を数値的に確認した。

論文

Application of neutron radiography to visualization of cryogenic fluid boiling two-phase flows

竹中 信幸*; 浅野 等*; 藤井 照重*; 後 俊彦*; Iwatani, Junji*; 村田 裕*; 持木 幸一*; 田口 亮*; 松林 政仁; 鶴野 晃

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 377(1), p.174 - 176, 1996/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:23.76(Instruments & Instrumentation)

金属容器内及び熱交換器内における液体窒素の沸騰二相流をJRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置において武蔵工業大学が開発した動画像処理装置を用いて可視化及び画像処理・解析した。金属容器内液体窒素プール中におけるアルミニウム垂直シリンダーからの核沸騰及び膜沸騰の様子が実時間で疑似カラーを用いて観察された。また、アルミニウム製のフィンを用いたタイプの熱交換器では液体窒素の分布が画像処理により得られ、質量流束条件の違いによる液体窒素の流れ方の違いが良く観察された。これらの実験結果より、中性子ラジオグラフィが低温沸騰二相流の可視化及び低温熱交換器の設計に応用できることが示された。

報告書

Research on one-dimensional two-phase flow; Theory on hydrodynamic balance in two-fluid model and its application

安達 公道

JAERI 1313, 147 Pages, 1988/10

JAERI-1313.pdf:4.91MB

本論文の第I部では、一次元二相流(2流体モデル)の水力学的な基礎方程式の基本形式について述べる。議論の中心は運動の式の相変化慣性力項の取扱いにある。従来の運動の式に較べて、(1)単位質量あたりの力の平衡を表現する、(2)存在量基準と流量基準の2種類の二相検査流体を取上げる、(3)定常慣性力の評価に運動エネルギの原理を適用する。という3点において、著しい特徴を持つ運動の式を導いた。これによって、主流各相と相変化流体部分との間の作用反作用の関係が正しく取込まれ、その結果として、慣性力と外力との平衡関係が正しく表現される。本論文の第II部では、第I部で導いた基礎方程式群を用いて、各種の二相臨界流を解析する。

報告書

一次元二相流に関する研究; 2流体モデルの力学的平衡に関する理論とその応用

安達 公道

JAERI-M 86-118, 166 Pages, 1986/08

JAERI-M-86-118.pdf:4.28MB

軽水冷却化型原子炉の設計および事故解析において最も重要な役割をはたすニ相流挙動の解析においては、連続の式、運動の式、およびエネルギ式等の流体力学的な基礎方程式群が使用される。これらの式の各項の形については、研究者により、またコ-ドによって様々な工夫がなされているが、未だに完全な意味での定説が確立されていない。特に運動の式については、これまでに発表された式の全てが、すべりと相変化が共存する場合に、ニュ-トンの第2および第3法則と抵触するという基本的な問題を内在している。本研究においては、この点を正した上で、すべりや相変化の影響が強い各種の二相臨界流に適用して、著者の提案する基礎方程式群の妥当性および有用性を実証した。

論文

Pressure effects on the first-order transition temperatures of Cu$$_{4}$$SnS$$_{4}$$ and Cu$$_{8}$$GeS$$_{6}$$

小沢 国夫; 安西 修一郎*

Solid State Physics Under Pressure, p.269 - 274, 1985/00

Cu$$_{4}$$SnS$$_{4}$$ 及び Cu$$_{8}$$GeS$$_{6}$$ は昇温過程で232°K及び328°Kで前者は高抵抗相へ各々1次の変位型構造転移を行い、且つ,dp/dT$$<$$0の電気特性を示す半導体的物質である事を常圧下で明にした。更に比等物質の転移点の圧力効果を8Kbar迄電気抵抗及び示差熱法で測定し、各々dT/dPの値として-9.4°K/Kbar及び+2.9°K/Kbarの異符号の効果を示す値を得て、その機構を推論した。転移機構として、格子歪とCu$$^{+}$$キャリヤイオンの解離をパラメータとして,ギプス自由エネルギーを考慮して説明出来た。即ち Cu$$_{4}$$SnS$$_{4}$$ では格子歪がCu$$^{+}$$キャリヤイオンの熱解離をさまたげ、一方 Cu$$_{8}$$GeS$$_{6}$$ では解離を促進していると結論した。

報告書

正方晶ZrO$$_{2}$$を含むジルカロイ酸化膜の特性; ジルカロイ-4管の酸化膜

本橋 治彦; 古田 照夫

JAERI-M 83-132, 15 Pages, 1983/08

JAERI-M-83-132.pdf:0.66MB

ジルカロイ-4管が水素・水蒸気の混合気流中、1000$$^{circ}$$Cで酸化した時に生成する層状酸化膜の特性を20$$^{circ}$$C~1300$$^{circ}$$Cの温度でX線回折法により調べた。室温におけるX線回析図形の解析から、正方晶ZrO$$_{2}$$を含む層状酸化膜中の単斜晶ZrO$$_{2}$$は340$AA$の小さな結晶子となり0.03%の大きな格子歪を持ちそして111の格子面間隔が標準物質より0.7%大きくなっていることを明らかにした。また高温X線回折から正方晶ZrO$$_{2}$$を含む層状酸化膜中の単斜晶ZrO$$_{2}$$はゆるやに相変化を起こすことがわかった。この相変化の起こる温度は正方晶ZrO$$_{2}$$を含まない酸化膜中の単斜晶ZrO$$_{2}$$の相変化温度より低くなっている。これらの事実から正方晶ZrO$$_{2}$$を含む層状酸化膜の生成は酸化膜の結晶子の微細化と大きな格子歪か生じる事と相関性があることを明らかにした。

論文

Ternary compounds PuNiC$$_{2}$$ and PuCoC$$_{2}$$

荒井 康夫; 鈴木 康文; 笹山 龍雄; 渡辺 斉

Journal of Nuclear Science and Technology, 19(3), p.257 - 260, 1982/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:55.16(Nuclear Science & Technology)

Pu-Ni-C系およびPu-Co-C系中の三元系化合物の存在については、現在まで報告されていない。本研究において1200$$^{circ}$$C、He気流中の条件で三元系化合物PuNiC$$_{2}$$およびPuCoC$$_{2}$$を調整した化学分析、酸化に伴う重量変化測定より化合物の組成がノミナル値からずれていないことを確認し、X線回析パターンから単相の化合物であることを確認した。PuNiC$$_{2}$$とPuCoC$$_{2}$$は非常に類似したX線回析パターンを示しているが、UNiC$$_{2}$$,UCoC$$_{2}$$,UFeC$$_{2}$$,PuFeC$$_{2}$$等(いずれも正方晶格子を持つ)の回析パターンとは異種のものである。このほか、同じ条件でPuFeC$$_{2}$$の調整も行ない、回析線の指数付け、格子定数の測定等を行なった。PuNiC$$_{2}$$、PuCoC$$_{2}$$およびPuFeC$$_{2}$$ペレットの形状密度および液浸密度を測定した。

論文

高速二相流に関する研究,5; 使用二相流基礎方程式の検証計算

安達 公道

日本原子力学会誌, 22(2), p.111 - 120, 1980/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:23.03(Nuclear Science & Technology)

本シリーズの第1報で提案した、重量流量基準と存在重量基準の2種類の運動の式を含む、定常二相流に関する基礎方程式群の適用性の広さを確認するために、(1)相変化がない二相臨界流出(2)亜臨界二相流(相変化あり、なし)に適用してみた。解析の結果はきわめて満足すべきものであって、既に報告した相変化がある一成分系の二相臨界流出の解析結果と合わせて、著者の基礎方程式群の妥当性と、広い適用性とが検証された。

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