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報告書

幌延深地層研究施設における掘削影響領域の評価,1; 深度140mを対象とした試験(共同研究)

杉田 裕; 青柳 和平; 窪田 健二*; 中田 英二*; 大山 隆弘*

JAEA-Research 2018-002, 72 Pages, 2018/06

JAEA-Research-2018-002.pdf:6.16MB

放射性廃棄物を地層処分する地下深部において立坑や坑道を掘削する場合、掘削時の応力再配分により立坑や坑道の周囲に掘削影響領域が発生する。掘削影響領域における岩盤特性の変化は、放射性核種の移行挙動にも影響すると考えられることから、その領域や経時変化の把握が重要となっている。そこで、掘削影響領域の長期挙動の評価を目的として、日本原子力研究開発機構が進めている幌延深地層研究計画において、深度140mの調査坑道を対象とした原位置試験を、電力中央研究所との共同研究の一部として実施してきている。本共同研究では、坑道壁面の観察やボーリング孔を利用した各種調査(地質調査, 弾性波トモグラフィ, 比抵抗トモグラフィ, 透水試験, 水分量計測, 孔内載荷試験, 内空変位計測等)の結果を総合的に評価することにより、掘削影響領域の範囲や掘削影響領域において生じた物理変化の要因、およびその経時変化を把握した。また、掘削影響領域の評価に適用した調査法で取得された計測データを分析することにより、掘削影響領域の経時変化に係る長期データの取得に向けた課題を明らかにした。

報告書

幌延深地層研究施設における掘削影響領域の評価; 深度250mを対象とした試験(共同研究)

青柳 和平; 窪田 健二*; 中田 英二*; 末永 弘*; 野原 慎太郎*

JAEA-Research 2017-004, 91 Pages, 2017/06

JAEA-Research-2017-004.pdf:6.07MB

本研究では、幌延深地層研究センターの地下施設のうち、250m調査坑道において、掘削影響領域における水理・力学・物理特性等を調査し、掘削影響領域の範囲や掘削影響領域において生じた物理変化の要因、およびその経時変化を評価することを目的として、弾性波トモグラフィ調査、弾性波屈折法探査、比抵抗トモグラフィ調査や透水試験を実施した。弾性波トモグラフィの結果、坑道掘削に伴い、坑道壁面から約1mの範囲内でP波速度が顕著に低下した。P波速度の低下と割れ目密度との間に相関があることが示されたことから、坑道掘削に伴って約1mの範囲まで割れ目が発達したと推定される。透水試験の結果、坑壁から0.5$$sim$$1m離れた領域において、掘削に伴い透水係数が増大した。同一の調査箇所ではないものの、坑壁からの距離はP波速度の低下域と概ね調和しており、割れ目の形成に伴う透水係数の増大を捉えた可能性が示された。また、比抵抗トモグラフィ調査の結果から、掘削に伴う顕著な不飽和領域の形成は生じていないことが推察された。これらの調査結果から、掘削損傷領域の水理・力学特性を評価する手法として、今回採用した原位置試験方法や評価手法が妥当であることが示された。

論文

Hydrogen migration in electron irradiated Pd based dilute alloys around the 50 K anomaly

山川 浩二*; 知見 康弘; 石川 法人; 岩瀬 彰宏*

Journal of Alloys and Compounds, 370(1-2), p.211 - 216, 2004/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:13.28(Chemistry, Physical)

Pd系希薄合金(Pd-1at.% Fe-H及びPd-1at.% Ag-H)における水素の移動について、50K付近の電気抵抗測定により調べた。0.5MeV電子線を15K以下で照射することにより不規則化した水素原子は、試料の昇温中に原子移動により規則化した。このときの電気抵抗の回復曲線には、電子線照射した試料では2つのサブステージが、急冷した試料では1つのステージのみが見られた。各ステージでの水素の移動エネルギーは、規則化に起因する電気抵抗変化をクロスカット法で解析することにより得られた。低温ステージでの移動エネルギーは高温ステージよりも小さく、高温ステージでの値は急冷の場合と同程度であった。Pd系合金に関して、照射による水素原子の不規則化と急冷によるものとの違いについて議論する。

論文

Study of residual stress for c/c composite by neutron scattering

馬場 信一; 石原 正博; 皆川 宣明; 鈴木 淳市

Proceedings of International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003 (ATEM '03) (CD-ROM), 4 Pages, 2003/09

本論文の目的は、円筒型の炭素繊維強化炭素複合材料の製造過程で発生した層間剥離(クラック)の原因である残留応力分布を明らかにすることである。残留応力の測定は日本原子力研究所の第3号原子炉に付設した中性子散乱実験施設の残留応力測定装置(RESA)を用いて行った。残留応力測定の結果、円筒型炭素複合材料の内部には圧縮応力が分布しており、その巨視的な残留歪み/応力はおもに材料内部に分布している気孔の変形として吸収されることがわかった。

論文

Defect production and radiation annealing in platinum irradiated with high-energy heavy ions

知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 209, p.159 - 164, 2003/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:21.84(Instruments & Instrumentation)

白金薄膜に$$sim$$10K以下で高エネルギーイオン照射したときの欠陥の蓄積を電気抵抗率測定により調べた。実験結果は欠陥生成と選択的照射アニーリングを記述するようなモデルを用いて解析された。高エネルギー($$sim$$100MeV)重イオン照射において、電子励起による照射アニーリングがおもに照射初期に観測された。欠陥蓄積曲線及び欠陥回復スペクトルから、電子励起によって誘起された格子の擾乱に相当する実効温度が見積もられた。

論文

高温ガス炉用黒鉛材料の応力勾配下における破壊靱性

石山 新太郎; 衛藤 基邦

日本原子力学会誌, 43(11), p.1159 - 1166, 2001/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.38(Nuclear Science & Technology)

黒鉛材料中内在欠陥近傍の試験片板厚内に引張り応力領域と圧縮領域が生じる3点曲げ試験など複雑な応力分布や応力勾配が存在する場合の黒鉛材料の破壊挙動を明らかにするため、微粒等方性黒鉛IG-110及び準等方性黒鉛PGXの切欠き入り試験片(幅$$times$$厚み$$times$$ゲージ長=20mm$$times$$10mm$$times$$60mm,切欠き長さ=0~5.2mm)に引張り荷重と曲げ荷重を試験片に同時に負荷できる強度試験装置を試作し、これにより引っ張り、3点曲げ及び4点曲げ各試験法による強度試験ならびに破壊靱性試験を実施した。その結果下記の結論が得られた。(1)両黒鉛材料において切欠き長さ0mm~5.2の引張り強度,3点曲げ強度,4点曲げ強度と切欠き長さとの間にそれぞれ下記関係があることが明らかとなった; $$sigma_{f}$$=Aa$$^{-1/2}$$。ここで、A: 定数,$$sigma_{f}$$: 引張り強度,3点及び4点曲げ強度,(2)ASTM規格に準じて破壊強度と切欠き長さから破壊靱性値を求めた場合、この値は切欠き長さ/試験片幅比a/Wが0.05以下、すなわち切欠き長さ1mm以下でa/Wの減少とともに低下する傾向がある。(3)各種強度試験によりそれぞれ異なった破壊抵抗挙動を示し、3点曲げ試験において最も破壊抵抗が高いことがわかった。(4)破壊起点における破壊靱性値は、どの試験法も引張試験法により得られた値とほぼ等しい。

論文

Change in electrical resistivity of nuclear graphite and carbon materials during low cycle fatigue

衛藤 基邦; 小西 隆志*

炭素, (186), p.30 - 35, 1999/00

IG-11黒鉛、PGX黒鉛及びASR-ORB炭素について、室温における疲労試験中の電気抵抗変化を測定した。応力負荷は引張-圧縮型で行い、負荷速度は約2.2H$$_{Z}$$とした。引張及び圧縮方向の最大負荷応力は両方向で等しく設定した。電気抵抗は試験片のゲージ部に押しつけられた銅製針を用いて四端子法によって測定した。その結果、IG-11及びPGX黒鉛では、疲労サイクル中、最大圧縮応力の時、最大電気抵抗に、最大引張応力の時、最小電気抵抗になった。一方、ASR-ORB炭素では、逆の傾向になった。また、電気抵抗は疲労サイクル数の増加とともに増加したが、これは主として引張負荷応力に起因すると考えられた。電気抵抗増加-疲労サイクル数曲線には、疲労破壊が起こる以前に抵抗増加率が上昇する点が存在していた。この事実は、疲労試験中電気抵抗測定が疲労破壊予測に応用できる可能性を示している。

論文

Ti-Ni系形状記憶合金の変態特性および変形挙動に及ぼす水素の影響

星屋 泰二; 田昭 治*; 勝田 博司; 安藤 弘栄

日本金属学会誌, 56(7), p.747 - 756, 1992/00

低圧水素(1.1~78.5kPa)を吸収させたTi-50.5at.%Ni合金について、電気抵抗測定、引張試験、X線回折及び組織観察を行ない、Ti-Ni系合金の変態特性及び変形挙動に及ぼす水素の影響について調べた。電気抵抗測定及び引張試験結果から、この合金のM$$_{s}$$温度は水素濃度とともに低下した。これは試料冷却過程のX線回折実験から判明した、水素による母相の安定化現象、すなわちマルテンサイト変態遅滞効果に対応する。すべり変形誘起応力は水素濃度とともに変化した。水素濃度が0.032mol%を越える場合は固溶体硬化現象(hardening)が、0.032mol%以下の場合は固溶体軟化現象(softening)が支配的であった。水素濃度が1.9mol%以上になると水素化物が形成した。これは組織観察において確認されたR相の兄弟晶の再配列や水素吸蔵後の母相格子の格子歪増加と関連する。

論文

Magnetic flux motion of superconducting Bi-Sr-Ca-Cu-O films after ion irradiation

星屋 泰二; 高村 三郎; 有賀 武夫; 小桧山 守*

Japanese Journal of Applied Physics, 29(8), p.L1443 - L1445, 1990/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:30.22(Physics, Applied)

室温でヘリウム照射した多結晶Bi-Sr-Ca-Cu-O系薄膜について磁場中における電気抵抗の温度依存性を抵抗法を用いて測定した。その結果、低抵抗領域での遷移温度の拡がりは照射フルエンスの増加とともに抑制された。また、実効活性化エネルギーはイオン照射により増加した。これらの変化はイオン照射で導入されたピンニング・センターの存在に起因している。

論文

Ion irradiation effects on critical current of superconducting Bi-Sr-Ca-Cu-O films

高村 三郎; 星屋 泰二; 有賀 武夫; 小桧山 守*

Japanese Journal of Applied Physics, 28(8), p.L1395 - L1397, 1989/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:24.02(Physics, Applied)

Bi-Sr-Ca-Cu-O超電導薄膜を室温で400KeV Heイオン照射し、照射後の昇温に伴う臨界温度の回復過程を調べた。200~500$$^{circ}$$Cの焼鈍によって臨界温度および常電導状態での電気抵抗は急激に回復する。超電導110K相は、600$$^{circ}$$C焼鈍によって成長する。焼鈍する時の雰囲気として空気中で行ったとき、真空中で行ったときの差違を議論する。

論文

Pinning strength of Bi-Sr-Ca-Cu-O superconductor after ion irradiation

高村 三郎; 有賀 武夫; 星屋 泰二

Japanese Journal of Applied Physics, 28(7), p.L1118 - L1120, 1989/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:59.54(Physics, Applied)

Bi-Sr-Ca-Cu-O系高温超電導体薄膜を400KeV-Heイオン照射し、電気抵抗法による臨界電流の磁場中測定を行った。照射欠陥による磁束線のピンニング強さを調べるための一つの実験手段として、磁場中冷却の場合と零磁場冷却の場合について測定を行ったところ、照射したものは著しい差が現れた。これらの実験から照射により生成した磁束線のピンニング強さに分布があることを確認した。またピンニング強さを求めた。

論文

JAERI negative ion injectors

峰原 英介; 花島 進

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 268, p.461 - 464, 1988/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Instruments & Instrumentation)

我々は1984年に原研タンデム負イオン入射器を拡張し、入射器上のすべての機器の信頼性を向上させ、安全でない運転操作を完全に追放し、そして複数個のイオン源を同時に運転できる様にした。この拡張された入射器が利用できる様になって以後、我々は入射器を極めて定常的に運転できる様になった、そして、拡張の全項目について、ほとんど何の故障、不具合も発生してない。 拡張された入射器上でのいかなる突然の故障に対しても完全な抵抗力を持たせる為に、現在、もう1つの負イオン入射器を建設している。この第2入射器はこの他に、良い透過率、高質量分解能、低収差を実現できる様に設計されている。講演及び報告文では設計目標、計算機によるイオン工学シュミレーション、建設の現状等を報告し、詳細に比較、論議を行う。

報告書

Transport Analysis of OH and NBI Heated Discharges in JT-60

平山 俊雄; 清水 勝宏; 菊池 満; 白井 浩; JT-60チーム

JAERI-M 87-029, 30 Pages, 1987/03

JAERI-M-87-029.pdf:0.87MB

1次元トカマク輸送コ-ドシュミレ-ションによって、JT-60におけるOHおよびNBI加熱プラズマの輸送特性を解析した。OHプラズマにおけるエネルギ-閉じ込め時間のプラズマ密度上昇に併う飽和現象は、イオン系からのエネルギ-損失が支配的となる為であり、イオン熱伝導率が新古典理論の10倍程度あると仮定すると、計算結果は実験結果を良く表現できる。又、プラズマの電気伝導率は、古典的であり、捕捉電子効果は小さい事が示された。NBI加熱に併うエネルギ-閉じ込め時間の劣化は電子熱伝導の増加によるものであり、20MW入射の場合、Heプラズマで4Xe$$^{I}$$$$^{N}$$$$^{T}$$$$^{O}$$$$^{R}$$,Hプラズマ$$tau$$2Xe$$^{I}$$$$^{N}$$$$^{T}$$$$^{O}$$$$^{R}$$実験結果が説明できる。又、ビ-ム粒子のエネルギ-密度を考慮すると、平衡から評価された蓄積エネルギ-とプラズマ密度と温度から評価した蓄積エネルギ-は良い一致を見る事が示された。

論文

Recovery of electrical resistivity in neutron irradiated steels

高村 三郎; 北島 一徳*; 安部 博信*

Journal of Nuclear Materials, 144, p.205 - 206, 1987/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:65.92(Materials Science, Multidisciplinary)

Fe-Crフェライト鋼およびこれにNiを加えたオーステナイト鋼を低温で中性子照射した後、電気抵抗の等時焼鈍曲線を求め、点欠陥の回復過程を調べた。格子間原子の移動がフェライト鋼では主に180kで起こるが、オーステナイト鋼では110kから始まる。オーステナイト鋼では400kに大きな回復が見られる。空孔移動によっている。照射欠陥生成による電気抵抗増加量が2つの鋼で大きく異なっている。

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,I; 電子線による室温での積層複合材の劣化挙動

宇田川 昂; 萩原 幸; 河西 俊一; 貴家 恒男; 江草 茂則; 橋本 修*; 山本 泰*; 園田 克己*; 小野 利夫*; 長田 大三郎*; et al.

JAERI-M 85-220, 26 Pages, 1986/01

JAERI-M-85-220.pdf:1.44MB

種々の機械特性とその破壊面の電子顕微鏡による観察から、加工性に優れた数種のFRPについて、それぞれの放射線劣化挙動を検討した。ビスフェノール型エポキシを母材とするFRPは10~30MGyの低下が始まった。これは、母材の耐放射線性が低いことによる。さらに、母材が同一であるにもかかわらず、基材としてはガラス繊維よりカーボン繊維の方がFRPの機械特性低下に明らかな影響を与える線量が大きく、劣化開始線量は約60MGyとなった。BTレジン系の樹脂を母材とするGFRPは、少なくとも60MGyの線量に耐えた。3点曲げ強度は100MGyの線量でも影響されない。これは、母材と界面の耐放射線性が共に高いことによる。種々の機械特性試験のなかで、せん断強度が放射線劣化を最も敏感に反映した。

論文

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.36(Materials Science, Multidisciplinary)

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(970-1000$$^{circ}$$C、1.1$$times$$10$$^{2}$$$$^{5}$$n/m$$^{2}$$(E$$>$$29fJ)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。

論文

Fission-neutron displacement cross sections in metals

高村 三郎; 有賀 武夫; 仲田 清智*

Journal of Nuclear Materials, 136, p.159 - 163, 1985/00

 被引用回数:13 パーセンタイル:82.41(Materials Science, Multidisciplinary)

22種類の金属をLHTLにおいて核分裂スペクトルの中性子を極低温照射し、照射後電気抵抗による増加量を測定し、照射欠陥のはじき出し断面積を求めた。一方、核分裂中性子による弾性散乱,非弾性散乱断面積から計算上のはじき出し断面積を求め、実験値との比較を行った。計算値と実験値の比は面心立方金属に対しては0.3~0.4、体心立方金属では0.6~0.8であった。またはじき出し断面積は原子番号に対して減少関数であることを示した。

論文

Electrical resistivity recovery in Fe-Cr-Ni alloys after neutron irradiation at low temperature

仲田 清智*; 高村 三郎; 正岡 功*

Journal of Nuclear Materials, 131, p.53 - 60, 1985/00

 被引用回数:15 パーセンタイル:84.74(Materials Science, Multidisciplinary)

極低温で高速中性子照射した4種類の高度ステンレス鋼の点欠陥の回復過程を等時焼鈍,等温焼鈍によって測定解析した。格子間原子,空孔は夫々100Kおよび300K以上で移動すること。電気抵抗の回復は照射欠陥の消滅による抵抗減少と構造変化による抵抗増加の2成分から成り立つことなどの結果を得た。

論文

Defect production by energetic heavy ions in aluminum and copper

岩瀬 彰宏; 佐々木 茂美; 岩田 忠夫; 仁平 武*

Journal of Nuclear Materials, 133-134, p.365 - 369, 1985/00

 被引用回数:12 パーセンタイル:80.9(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉材料の照射損傷を模擬する、いわゆるシミュレーション実験の結果を相互比較する時の基本量である損傷断面積(単位照射量当りの欠陥生成数)を液体ヘリウム温度における電気抵抗変化を測定することにより求めた。照射はエネルギーや質量の大きく異なる数種類のイオン(H,Cl,Br等)により行った。イオンの加速は2MUVdG、タンデム加速器を用いた。試料はAl,Cu等の薄膜である。実験結果はNRTモデルに基づく計算値と比較した。実験値と計算値の比(損傷効率)はイオンによるPKAエネルギーが大きくなると共に減少するという結果が得られた。さらに照射欠陥の飽和過程、再結合体積、照射後の昇温に伴う欠陥の回復現象等も、PKAエネルギーに大きく依存することが判った。

論文

Electrical resistivity change in Cu and Al stabilizer materials for superconducting magnet after low-temperature neutron irradiation

仲田 清智*; 高村 三郎; 多田 直文*; 正岡 功*

Journal of Nuclear Materials, 135, p.32 - 39, 1985/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:60.63(Materials Science, Multidisciplinary)

銅とアルミニウムを約5Kで高速中性子照射し、その後300Kに焼なましをし、これらをくり返し行った。4.2Kでの磁場中の電気抵抗変化を測定し、加工度と純度の影響について調べた。その結果、照射による電気抵抗増加量は銅はアルミニウムの1/3であるが、照射後300Kに焼なますと約20%は残留する。この残留量は加工材の方が焼鈍材より小さい。また電気抵抗比が1400の高純度材の磁気抵抗増加量は電気抵抗比300のものより大きく、磁場を増すと共に増加する。加工材の照射前の電気抵抗はかなり大きいので、安定化材として使用するには、電気抵抗比が300位の銅の焼鈍材が最適である。

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