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論文

Dynamic accommodation of internal stress and selection of crystallographic orientation relationship in pearlite

雨宮 雄太郎*; 中田 伸生*; 諸岡 聡; 小坂 誠*; 加藤 雅治*

ISIJ International, 62(2), p.282 - 290, 2022/02

To gain a deeper understanding of the dynamic accommodation mechanism of the internal stress in pearlite originating from the lattice misfit between ferrite and cementite phases, the lattice parameter ratios of cementite, b$$theta$$/a$$theta$$ and c$$theta$$/a$$theta$$, were locally analyzed in detail using the electron backscatter diffraction (EBSD) technique. The EBSD analysis revealed that the lattice parameter ratios of the cementite lamellae clearly differed from those of the spheroidized cementite particles, indicating that pearlite has a certain amount of internal stress as long as it maintains a lamellar structure. The internal stress in pearlite gradually decreased during the isothermal holding at 923 K after the pearlitic transformation due to the interfacial atomic diffusion of Fe atoms. However, a comparison with the theoretical values obtained from the Pitsch-Petch orientation relationship revealed that a large amount of internal stress had been already accommodated during the pearlitic transformation by the introduction of misfit dislocations and structural ledges on ferrite/cementite lamellar interfaces, i.e., the internal stress of pearlite is dynamically reduced by two different processes; built-in accommodation upon pearlitic transformation and additional time-dependent relaxation after pearlitic transformation. On the other hand, the analysis of the EBSD and neutron diffraction results yielded intriguingly different lattice parameters of cementite, indicating that various crystallographic orientation relationships between ferrite and cementite coexist in pearlite. Furthermore, the elastic strain energy analysis suggests that the invariant-line criterion on the ferrite/cementite interface plays an important role for the selection of orientation relationships in pearlite.

論文

Nanoscale relaxation in "Water-in-Salt" and "Water-in-Bisalt" electrolytes

Gonzal$'e$z, M. A.*; Borodin, O.*; 古府 麻衣子; 柴田 薫; 山田 武*; 山室 修*; Xu, K.*; Price, D. L.*; Saboungi, M.-L.*

Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 11(17), p.7279 - 7284, 2020/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:81.96(Chemistry, Physical)

"Water-in-salt" (WIS) and "water-in-bisalt" (WIBS) electrolytes have recently been developed for Li-ion batteries. We report Quasielastic Neutron Scattering (QENS) measurements on solutions of a WIS electrolyte at two concentrations, and a WIBS electrolyte at one concentration. The data were Fourier transformed to obtain experimental intermediate scattering functions (ISFs) and compared with corresponding quantities obtained from Molecular Dynamics (MD) simulations. Both QENS and MD ISFs could be fitted well by a single stretched exponential function to obtain apparent translational diffusion coefficients for the water molecules. The QENS values agree well with the MD simulations for the solutions of a WIS electrolyte at two concentrations, but MD simulations predict a slower relaxation of water compared to QENS for the WIBS electrolyte. Comparison of the incoherent and coherent scattering reveals much faster water dynamics compared with structural relaxation of the ionic framework.

論文

パーライトにおける内部応力の動的緩和と結晶方位関係の選択

雨宮 雄太郎*; 中田 伸生*; 諸岡 聡; 小坂 誠*; 加藤 雅治*

鉄と鋼, 105(2), p.314 - 323, 2019/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:37.05(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

パーライト変態中の応力緩和機構をより深く理解するために、電子線後方散乱回折法(EBSD)を用いて、セメンタイトの格子定数比を局所分析した。その結果、ラメラ状態のセメンタイトの格子定数比は球状態のセメンタイト粒子と大きく異なることを発見した。これは、パーライト組織がラメラ構造を維持する限り、ある程度の内部応力を保持することを実証した結果である。さらに、パーライト組織中の内部応力は、923Kの等温保持により、鉄原子の界面原子拡散が生じ、徐々に減少することを発見した。しかしながら、マイクロメカニクスを用いたPitsch-Petchの方位関係を満足させたフェライトとセメンタイトを仮定した内部応力の理論計算では、ミスフィット転位や構造レッジの導入により、パーライト変態中に多くの内部応力が緩和するという結果が得られている。つまり、パーライト組織の持つ内部応力は2つの異なるプロセスによって、動的緩和が進行すると考えられる。すなわち、それは、ナノ組織の形成による緩和と、時間に依存した焼鈍による緩和である。また、EBSD分析と中性子回折により測定したセメンタイトの格子定数は、異なる値を示した。これは、パーライトの階層組織に起因した局所情報とバルク平均情報の差異であると考えられる。

論文

Experimental investigation of the glass transition of polystyrene thin films in a broad frequency range

井上 倫太郎*; 金谷 利治*; 山田 武*; 柴田 薫; 深尾 浩次*

Physical Review E, 97(1), p.012501_1 - 012501_6, 2018/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:75.32(Physics, Fluids & Plasmas)

本研究では、非弾性中性子散乱(INS),誘電緩和分光法(DRS),熱膨張分光法(TES)を用いたポリスチレン薄膜の$$alpha$$過程を調べた。DRSおよびTES測定は、フィルムの厚さとともにガラス転移温度($$T_{rm g}$$)の低下を示した。一方、INS測定ではTgの上昇が認められた。この矛盾を解明するために、我々は、DRSとTESによって測定された$$alpha$$過程のピーク周波数($$f_{rm m}$$)の温度依存性を調べた。実験では、測定周波数領域で膜厚が減少するにつれてピーク周波数($$f_{rm m}$$)が増加することが明らかになった。この測定結果は、膜厚に伴う観察されたTgの減少と一致する。INSとDRSまたTESとの間の$$alpha$$過程の説明の相違は、不透明な壁効果のために、膜厚および移動度の低下による見掛けの活性化エネルギーの低下に起因すると考えられる。

論文

Analysis of radicals induced in irradiated amino acid using Pulse-ESR

岸田 敬吾*; 菊地 正博; 中村 秀夫*; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 90, 2015/03

Radiation induced radicals in irradiated foods were analyzed with Pulse-ESR. The specimens were rice and wheat flour. We also analyzed 22 kinds of amino acids contained in foods to compare with the food specimens. Radiation dose level was 50,100 and 200 kGy. We could not detect any signals in all specimens before irradiation treatment. Upon radiation treatment one broad signal was detected. Using Pulse-ESR, we succeeded to detect field swept echo signal in some irradiated amino acid specimens and to analyze the relaxation times (T$$_{1}$$ and T$$_{2}$$). It is concluded that ESR is very useful to analyze the radiation induced radicals in irradiated foods.

論文

Depth profiles of radioactive cesium in soil using a scraper plate over a wide area surrounding the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant, Japan

松田 規宏; 三上 智; 下浦 享*; 高橋 純子*; 中野 雅和; 島田 清貴*; 宇野 騎一郎; 萩原 成朝; 斎藤 公明

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.427 - 434, 2015/01

 被引用回数:86 パーセンタイル:96.08(Environmental Sciences)

Depth profiles of radioactive cesium from the Fukushima accident in soils was obtained using a scraper plate three times between December 2011 and December 2012. In most of the obtained depth profiles, it was possible to fit the concentration to a function of mass depth as either an exponential or sech function. By using those functions, following three parameters were estimated: (1) relaxation mass depth $$beta$$ (g cm$$^{-2}$$), (2) effective relaxation mass depth $$beta$$$$_{eff}$$ (g cm$$^{-2}$$), and (3) 1/10 depth L$$_{1/10}$$ (cm). It was observed that depth profiles at some study sites deviated from the typical exponential distributions over time. Downward migration rate V (kg m$$^{-2}$$ y$$^{-1}$$) estimated by the sech function were in good agreement with those found by a realistic approach using a diffusion and migration model.

論文

NMR shift measurements of $$^{69}$$Ga in unconventional superconductor PuRhGa$$_{5}$$

酒井 宏典; 徳永 陽; 藤本 達也; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 安岡 弘志; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.50 - 52, 2006/08

最近、われわれはPuRhGa$$_{5}$$のNMR/NQR測定に成功した。PuRhGa$$_{5}$$$$T_{c}$$=9Kの超伝導体であり、同型のPuCoGa$$_{5}$$$$T_{c}$$=18Kの超伝導体である。われわれは既に、NQR緩和率$$1/T_{1}$$によりPuRhGa$$_{5}$$が異方的超伝導ギャップを持つ非通常型超伝導体であることを明らかにしているが、米国のグループによりPuCoGa$$_{5}$$も同様な異方的超伝導ギャップを有することが報告された。PuRhGa$$_{5}$$のNMRによって決めたナイトシフト$$K$$$$1/T_{1}$$は、常伝導状態において超微細結合定数やスピン揺らぎの性質が異方的であることが示唆している。講演では、PuRhGa$$_{5}$$のナイトシフトと$$1/T_{1}$$測定結果の詳細について報告する。

論文

Structure and dynamics of cluster plasmas created by ultrashort intense laser fields

福田 祐仁; 岸本 泰明; 正木 知宏*; 山川 考一

Physical Review A, 73(3), p.031201_1 - 031201_4, 2006/03

 被引用回数:33 パーセンタイル:79.95(Optics)

プラズマの緩和過程、及び、イオン化過程を考慮した粒子コードを用いて、高強度レーザーとクラスターとの相互作用並びに構造形成プロセスの詳細を調べた。これまでに指摘されていたレーザー誘起電場の発生に加え、印加レーザー強度を超える2極性電場の生成、及び、外部/内部シースの形成が、クラスターの爆発崩壊過程に深く関与していることを明らかにした。すなわち、電子エネルギー分布には、衝突緩和,シース電場の影響によるディップ構造が観測され、イオンエネルギー分布と密度分布には2極性電場の影響による二重構造が観測された。

論文

Femtosecond time-resolved solvation process of a solution; Constraints of vibrational degrees of freedom in the supercooled state

村上 洋

Chemical Physics Letters, 417(4-6), p.550 - 554, 2006/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:17.06(Chemistry, Physical)

溶媒和過程は溶液中の化学反応や生体高分子などの生体機能に重要な役割を果たすと考えられている。本研究の目的は溶液中分子の溶媒和過程を液体状態からガラス転移温度付近までの温度領域でフェムト秒からナノ秒の時間領域で調べることである。溶液中分子の電子励起状態の溶媒和過程は時間分解蛍光スペクトルの時間的ピークシフトから調べることができる。われわれはフェムト秒レーザーによるup-conversion法を用い、エタノール・メタノール混合液(体積比4:1)中色素分子を対象に室温から170Kまでの温度領域で時間分解蛍光スペクトルの測定を行った。すべての温度で三つの緩和過程が存在した。約0.1psの過程は媒質の振動的な運動,数ピコ秒の過程はいわゆる「速い$$beta$$緩和」、時定数が温度低下とともに増加する過程は拡散的な運動に起因すると考えられる。緩和過程の温度変化の結果は二つの速い緩和成分の原因となる溶媒和過程の一部の速度が低下するとして理解される。これは過冷却状態での強い水素結合ネットワークの下で振動的な自由度が束縛されるためと考えられる。

論文

Evaluation of in-pile and out-of-pile stress relaxation in 316L stainless steel under uniaxial loading

加治 芳行; 三輪 幸夫; 塚田 隆; 菊地 正彦; 北 智士; 米川 実; 中野 純一; 辻 宏和; 中島 甫

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part1), p.331 - 334, 2002/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:30.46(Materials Science, Multidisciplinary)

中性子照射と高温水環境の同時作用効果によって生じる照射誘起応力腐食割れ(IASCC)が、軽水炉のみならず水冷却核融合炉の炉内構造材料の主要な関心事の1つとして指摘されている。応力がIASCCのキーファクターの一つであることから、照射条件下で詳細に応力を評価する必要がある。316Lステンレス鋼の引張型試験片を用いた応力緩和試験を288$$^{circ}C$$でJMTRにおいて行ってきている。この論文は、316Lステンレス鋼の引張型試験片の炉内及び炉外応力緩和試験結果についてのべ、おもに曲げ試験片を用いて得られたFosterらの文献データとの比較を行った結果についても述べる。さらに実験結果と永川モデルによる解析結果との比較も行った。

報告書

2階線形微分方程式に対するWaveform Relaxation法

山田 進

JAERI-Data/Code 2001-024, 18 Pages, 2001/08

JAERI-Data-Code-2001-024.pdf:0.83MB

Waveform relaxation(WR)法は微分方程式の初期値問題の並列数値解法の1つであり、方程式系をいくつかのブロックに分割し、各ブロックを並列に反復計算する解法である。最も単純なWR法であるPicard反復は積分区間が大きい場合や方程式がstiffな場合などには収束性が悪い。そのため、成分を重複させて分割するoverlapping法や行列指数関数を用いた前処理法などの収束性を向上させるためのさまざまな解法が提案されている。本研究では2階線形微分方程式y"=Qy+gに対するoverlapping法の収束性について考察する。また、実際に並列計算機を用いた数値計算の結果から、収束性が改善された解法の性能及び計算時間を評価する。

論文

Optimal overlapping of waveform relaxation method for linear differential equations

山田 進; 小澤 一文*

Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 8 Pages, 2000/09

偏微分方程式を離散化したときに得られるような大規模な微分方程式の初期値問題を並列計算するのに適している解法の一つに成分をいくつかのブロックに分割し、そのブロックごとに反復計算を行うWaveform Relaxation法(WR法)がある。WR法は積分区間が有限であるなら収束するが、積分区間が大きい場合などには、非常に多くの反復回数を必要とすることか知られている。そのため、収束性を改善する方法として成分を重複させて分割するoverlapping法が提案されている。しかし、この解法は反復一回あたりの計算量が増加するため、重複数を増やしすぎると全体の計算時間が増加することもある。そこで、本研究では重複数と反復回数及び反復一回あたりの計算量の関係を調べ、全体の計算時間を最小にするような重複数の推定法を提案する。また数値実験からその有効性を確認する。

論文

GeVイオン照射した固体における格子緩和過程

岩瀬 彰宏

第11回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム(BEAMS 2000)報文集, p.123 - 126, 2000/00

高エネルギービーム(イオン,光)を照射した物質において、電子励起についやされたエネルギーが、格子に移行し、緩和していく過程について、特に高温超伝導体,金属の場合を中心に、解説した。

論文

Collisional effects on population inversion in optical-field-ionized plasmas

匂坂 明人*; 永島 圭介; 山極 満; 的場 徹; 宅間 宏*

Journal of the Physical Society of Japan, 68(4), p.1221 - 1227, 1999/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:26.58(Physics, Multidisciplinary)

高強度極短パルスレーザーを用いた光電界電離(OFI)による再結合型X線レーザーの場合、生成される電子のエネルギー分布は非マクスウェル分布となる。そのため、加熱機構を含む分布関数の時間変化を計算し、X線レーザーの反転分布生成に与える影響を定量的に評価する必要がある。本研究では、水素様ヘリウムに注目し利得の計算を行った。電子の分布関数については、電子-電子衝突による緩和過程を取り入れフォッカー・プランク方程式により計算した。この結果、緩和過程の影響が大きく、非マクスウェル性が抑制されてしまうことがわかった。しかしながら、入力レーザーのパルス幅を短くしていくことで(~10fs)最大12cm$$^{-1}$$の利得を得られることが示され、X線レーザーの発振の可能性が期待される。

論文

Collisional relaxation of an electron velocity distribution function in ultra-fast laser irradiation

山極 満; Koga, J. K.; 匂坂 明人*; 永島 圭介

Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(2), p.265 - 270, 1999/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:9.27(Physics, Fluids & Plasmas)

超短パルスレーザー照射完全電離プラズマにおいて加熱される電子の速度分布関数の衝突緩和について2次元非線形フォッカー-プランク解析を行った。トンネリングイオン化あるいはATI(above-threshold ionization)を経て生じる電子振動及び電子-イオン衝突による逆制動輻射加熱に対する電子-電子衝突の効果について検討を行った。電子-電子衝突の有無による低エネルギー電子の個数の差異はレーザーパルス後でも数10%に達し得ることを見いだした。これは、低速電子による再結合率評価において電子の自己衝突効果を無視し得ないことを示している。さらに、本研究では、電子の1次元エネルギースペクトルのほか、速度分布関数の2次元構造についても論議した。

論文

ESR study on free radicals trapped in crosslinked polytetrafluoroethyene (PTFE)

大島 明博*; 瀬口 忠男; 田畑 米穂*

Radiation Physics and Chemistry, 50(6), p.601 - 606, 1997/00

 被引用回数:66 パーセンタイル:97.03(Chemistry, Physical)

放射線架橋PTFEに生成されるフリーラジカルの挙動を調べ、架橋の特徴を解析した。架橋PTFEに$$gamma$$線を77K及び室温で真空中照射し、捕捉されるラジカルをESRで測定した。架橋PTFEに生成されるラジカルのESRスペクトルの強度は、未架橋のものに比べ数十倍も大きくなったが、そのスペクトルの分解能は、架橋密度の増大に伴って低下した。架橋PTFEに捕捉されるラジカルは室温でも比較的安定であるが、110$$^{circ}$$C前後の$$alpha$$分散で減衰した。これらのことから、架橋PTFEに捕捉されるラジカルの多くは、架橋により形成された非晶領域に捕捉されることが明らかになった。

論文

Change of molecular motion of polytetrafluoroethylene(PTFE) by radiation induced crosslinking

大島 明博*; 池田 重利*; 瀬口 忠男; 田畑 米穂*

Radiation Physics and Chemistry, 49(5), p.581 - 588, 1997/00

 被引用回数:46 パーセンタイル:94.34(Chemistry, Physical)

放射線架橋ポリテトラフルオロエチレンの分子運動性の変化を動的粘弾性試験により調べた。架橋によりその分子運動は抑制された。特に、室温転移である$$beta$$転移が消滅し、$$gamma$$転移が高温側にシフトした。未架橋のものと比較することにより、その運動性の帰属を明らかにできた。

報告書

ウラン-ジルコニウム固溶体合金のクリープひずみ速度測定試験

尾形 孝成*; 赤堀 光雄; 小川 徹

JAERI-Tech 96-052, 18 Pages, 1996/11

JAERI-Tech-96-052.pdf:0.92MB

小さなU-Zr合金試料のクリープひずみ速度を測定するため、圧縮-保持した場合の応力緩和挙動に基づく評価方法を考え、757~911$$^{circ}$$Cの範囲でU-10wt%Zr合金のクリープひずみ速度の測定に適用した。測定試験の結果、試料のひずみ量が適切で、かつ十分な荷重の変化量が観測される場合には、今回用いた評価方法は有効であると判断された。得られたU-10wt%Zr合金のクリープ速度は、U金属に対する実験値やU-Pu-Zr合金に対する評価式に比べて格段に小さな値を示した。しかし、今回の測定結果には、試料に含まれていた析出物の影響等が現れていると考えられるため、今後より注意深い試験データの蓄積が必要である。

論文

Pellet-cladding mechanical interaction of PWR fuel rod under rapid power transient

柳澤 和章; 片西 昌司; 藤城 俊夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(7), p.671 - 676, 1994/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

出力過渡実験(燃料棒出力を4kW/mから32kW/mまで3kW/msで急昇)を実施し、以下の知見を得た。長手方向の燃料棒伸び歪みで評価したペレット-被覆管の力学的相互作用(PCMI)は、ベース照射済PWR燃料で0.07%であり、未照射PWR燃料で0.08%であった。観察された歪みの大きさは、スウェーデンのTRANS RAMPII実験での破損燃料の歪みと同程度であった。それにも拘らず本実験で燃料破損が生じなかった主たる理由は、線出力密度の増加途中から著しくなった緩和によるPCMIの急激な低下が原因であったと判断される。PWR燃料棒に発生したPCMIが、出力保持中ではなく過渡出力増加中に緩和によって減少する現象は本実験を通じて初めてみつけられた事象であり、燃料破損防止対策上極めて有用なものである。

論文

Irradiation induced stress relaxation and high temperature doformation behavior of neutron irradiated Ti based shape memory alloys

星屋 泰二; 後藤 一郎; 近江 正男; 安藤 弘栄; 江南 和幸*; 西川 雅弘*

Journal of Nuclear Materials, 212-215, p.818 - 822, 1994/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:36.68(Materials Science, Multidisciplinary)

原子力関連機器設計において、構成材料の弾性力を利用した構成要素の拘束・支持機構の設計が数多くなされてきた。最近、こうした構造材料の弾性力が、照射中に急激に低減・消滅する照射誘起応力緩和現象の存在が深刻な課題となっている。母相の弾性力を形状回復力として利用する形状記憶合金においても、同現象は不可避の問題である。本報告では、JMTRにおいてTiNi及びTiPd系形状記憶合金の中性子照射実験を実施し、照射誘起応力緩和機構を解明するとともに、TiPd系合金の中性子照射挙動について明らかにすることを目的とした。照射後の応力緩和実験結果から、照射下における形状記憶合金の応力緩和機構は、格子間原子以外の空孔の挙動に大きく左右され、空孔依存型の現象であること、さらに、環境温度を制御することによって、この応力緩和が抑制できることを見出した。

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