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論文

Development of test techniques for in-pile SCC initiation and growth tests and the current status of in-pile testing at JMTR

宇賀地 弘和; 加治 芳行; 中野 純一*; 松井 義典; 川又 一男; 塚田 隆; 永田 暢秋*; 堂崎 浩二*; 瀧口 英樹*

Proceedings of 12th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors (CD-ROM), p.319 - 325, 2005/00

ステンレス鋼の照射誘起応力腐食割れ(IASCC)は軽水炉炉内機器の高経年化における重要な問題となっている。IASCCは中性子照射,応力及び高温高圧水環境が同時に作用して発生する現象であり、IASCCの機構解明のためにはその重畳効果を評価する必要があるが、炉内でのIASCC試験の実施が技術的に困難であるため、従来のIASCC研究は主として中性子照射を受けた材料を用いて炉外における照射後試験により実施されてきた。本研究では、原研大洗研の材料試験炉(JMTR)を用いて、沸騰水型軽水炉(BWR)の炉内環境を模擬した水質,温度及び圧力を高度に制御できる高温高圧水供給装置及び荷重負荷機構を有する照射下試験用キャプセルを開発するとともに、同キャプセルに照射済試験片を再装荷する技術を開発して、日本国内で初となる照射下SCC試験(き裂発生試験及びき裂進展試験)を実施している。本会議では、照射下試験のための技術開発及び照射下試験の現況について報告する。

論文

Post-irradiation tensile and fatigue experiment in JPCA

菊地 賢司; 斎藤 滋; 西野 泰治; 宇佐美 浩二

Proceedings of 6th International Meeting on Nuclear Applications of Accelerator Technology (AccApp '03), p.874 - 880, 2004/00

SINQ加速器照射材の照射後引張り及び疲労試験を行った。580MeVの核破砕反応を伴う照射を2年間実施した後、試験片を原研に輸送し、試験を行った。材料はオーステナイトステンレス鋼のJPCAである。一様歪みは250$$^{circ}$$C試験でも8%以上あり、従来のAPTハンドブックデータとは異なる結果を得た。疲労は高サイクル領域の試験であり、従来報告されていない低応力域の試験である。照射により、ファクターで5から10寿命が低下した。このデータは大強度陽子加速器ターゲット設計に役立つ。

論文

Characterization of 316L(N)-IG SS joint produced by hot isostatic pressing technique

中野 純一; 三輪 幸夫; 塚田 隆; 菊地 正彦; 北 智士; 根本 義之; 辻 宏和; 實川 資朗

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part2), p.1568 - 1572, 2002/12

 被引用回数:10 パーセンタイル:39.79

316LN-IGステンレス鋼が国際熱核融合実験炉(ITER)の第一壁/ブランケットの候補材料として考えられている。その製造においては熱間静水圧(HIP)法を用いることが計画されている。HIP接合された316LN-IGステンレス鋼の健全性及び応力腐食割れ(SCC)に対する感受性を評価するために、真空中での引張試験及び高温水中での低ひずみ速度引張試験(SSRT)を行った。HIP接合材は引張強度の低下及び溶存酸素を含む水中でのSCC感受性を示さなかった。熱鋭敏化したHIP接合材はクレビス条件下でわずかにSCC感受性を示した。これらのことから、接合部位での強度は母材合金と同等であると言える。

論文

台形断面をもつ真直はりを利用する3Y-TZPの超塑性特性の評価

Wan, C.*; 小林 友和*; 本橋 嘉信*; 佐久間 隆昭*; 石原 正博; 柴田 大受

茨城大学工学部研究集報, 49, p.69 - 79, 2002/02

超塑性材料では、引張モードによる変形と圧縮モードによる変形で内部摩擦力の寄与の有無により変形特性が異なる。この引張と圧縮側の超塑性特性の違いを調べる方法として、台形状横断面を有する真直はりを用いる方法を提案した。本報告では、台形状横断面を有する真直はりの4点曲げ変形に対する解析的検討結果及び、台形状横断面を有する真直はりを用いた実測結果を述べる。解析では、台形断面を有する真直はりの上下面を換えて曲げ変形を与えた際の荷重比,たわみ速度あるいは一定のたわみ速度に到達する時間の比から、引張側と圧縮側の変形応力の違いが評価できることを示した。また、実験では、3Y-TZP材を用いた台形断面を有する真直はりの超塑性発現条件下での曲げ試験により、一定ひずみ速度下で圧縮の変形応力が引張の変形応力よりも大きいことを示した。

論文

Damage structures and mechanical properties in high-purity Fe-9Cr alloy irradiated by neutrons

若井 栄一; 菱沼 章道; 宇佐美 浩二; 加藤 康*; 高木 清一*; 安彦 兼次*

Materials Transactions, JIM, 41(9), p.1180 - 1183, 2000/09

中性子照射した高純度と低純度のFe-9Cr合金の微細組織と引張及び衝撃特性が調べられた。照射はJRR-3M(Modified Japan Research Reactor-3)炉にて、255$$^{circ}C$$または290$$^{circ}C$$で0.3dpaまで行った。照射による降伏応力の増分は高純度と低純度材料でそれぞれ225MPaと170MPaとなり、それは高純度材料の方が大きくなった。また、それらの延性の低下は高純度材で著しい低下が見られた。衝撃特性に関しては、高純度材料は低純度材料に比べて、延性脆性遷移温度の上昇が大きく、175$$^{circ}C$$であった。透過型電子顕微鏡観察ではこれらのFe-9Cr合金に転位ループが形成していて、その数密度は低純度材料の方がやや高かった。また、高純度材料では、ループ上に$$alpha$$'相に類似した析出物が観察された。降伏応力の増加に対する転位ループの障壁力を分散型障壁物のモデルで評価すると、その強度因子は高純度材の方がやや大きいことがわかったが、これは転位ループ上に形成した析出物が起因していると考えられる。以上のような照射による機械的特性の変化は、転位ループの硬化だけでは説明できず、ループ上の析出物の形成がそれらに大きな影響を及ぼしていると考えられる。

論文

Tensile and bending properties of C/C composite for future HTGR control rod

橘 幸男; 小嶋 崇夫; 塙 悟史; 石原 正博

Proceedings of 7th Annual International Conference on Composites Engineering (ICCE-7), p.841 - 842, 2000/00

将来高温ガス炉制御棒用C/Cコンポジット材料の候補材である東洋炭素(株)製CX-2702Gの室温での引張試験、圧縮試験及び曲げ試験を実施し強度特性を調べた。本材料は、引張強さ$$>$$曲げ強さ$$>$$圧縮強さの傾向を示し、曲げ強さは圧縮強さにより支配されている。圧縮強さは曲げ強さの6割程度であるが、この差異はワイブル係数を用いた確率論的評価を行うことで説明することができた。また、本材料の引張強さ及び圧縮強さのワイブル係数は両者ともに約11であり、構造強度に及ぼす寸法効果について考慮する必要があることを示した。

論文

Radiation aging and degradation mechanism of polymer insulation for electric cables

杉山 政彦*; 仁田 眞*; 谷 恒夫*; 瀬口 忠男; 八木 敏明

Proc. of 46th Int. Wire and Cable Symp., p.1 - 5, 1997/00

ケーブル用高分子絶縁材料の放射線劣化とそのメカニズムについて、放射線により誘起される酸化と電気特性、さらにゲル分率、引張特性、EPMAによる酸化層の分析、微少高度測定、超音波顕微鏡による観察を行った。この実験結果により、放射線酸化により電気特性が変化すること、ゲル分率の変化が酸化層の割合によく対応していること、及び試料表面の酸化層がノッチ効果と呼ばれる引張試験時の破壊を誘起していることが確認された。

論文

Improvement of radiation resistance for polytetrafluoroethylene(PTFE) by radiation crosslinking

大島 明博*; 池田 重利*; 瀬口 忠男; 田畑 米穂*

Radiation Physics and Chemistry, 49(2), p.279 - 284, 1997/00

 被引用回数:81 パーセンタイル:1.77

放射線架橋ポリテトラフルオロエチレンの耐放射線性を引張試験及びDSCによる熱分析から調べた。未架橋のPTFEに比べ、架橋したものでは、真空中・室温の条件では数百倍にその耐放射線性は向上した。

論文

Mechanical properties of HIP bonded joints of austenitic stainless steel and Cu-alloy for fusion experimental reactor blanket

佐藤 聡; 高津 英幸; 橋本 俊行*; 倉沢 利昌; 古谷 一幸; 戸上 郁秀*; 大崎 敏雄*; 黒田 敏公*

Journal of Nuclear Materials, 233-237(PT.B), p.940 - 944, 1996/00

 被引用回数:30 パーセンタイル:7.97

核融合実験炉ブランケット第一壁は、拡散接合の一種であるHIP接合を用いて、DSCuとSUS316及びSUS316同士を接合することによって製作される。HIP接合により製作した試験片を用いた各種の機械強度試験(引張試験、衝撃試験、疲労試験、かたさ試験、クリープ試験)及び金相観察を行い、HIP接合面に関する機械特性データの取得を行った。その結果、本試験で用いたHIP条件(温度1050$$^{circ}$$C、圧力150MPa、保持時間2時間)により製作されたDSCu/SUS316及びSUS316/SUS316のHIP接合材料は、健全であることが判った。但し高温条件での試験においては、DSCu/SUS316のHIP接合材料の強度特性が若干低下しており、今後は更に強度データを蓄積することにより、DSCu/SUS316のHIP接合材料の健全性に関するより精度の高い評価を行う必要がある。

論文

Mechanical properties of austenitic stainless steels irradiated at 323K in the Japan materials testing reactor

松井 義典; 星屋 泰二; 實川 資朗; 塚田 隆; 近江 正男; 酒井 陽之; 小山田 六郎; 恩地 健雄*

Journal of Nuclear Materials, 233-237, p.188 - 191, 1996/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:52.27

JMTRの炉心構造材であるSUS304溶体化材、SUS304冷間加工材、SUS316NG材、SUS630材について、JMTRの冷却水中(323K)という低温で、最高1.2$$times$$10$$^{26}$$m$$^{-2}$$の速中性子照射量まで照射を行った。照射後、機械的特性を試験するため、引張試験、破面観察、硬さ試験、破壊靱性試験等を行っている。今回は、この試験の中で、引張試験の結果を中心に発表する。試験は全て293Kの室温で行った。引張試験の伸び量は、照射量と共に下降するが、10$$^{25}$$m$$^{-2}$$付近から飽和する傾向が、0$$^{25}$$m0.2%耐力及び引張強さは照射量と共に上降し、1$$^{-2}$$付近で飽和する傾向が確認された。破面観察では照射材に対して照射の影響が表れていないことを確認した。また、硬さ試験では、照射による硬化を確認した。破壊靱性試験は、SUS304溶体化材をJ$$_{IC}$$及びK$$_{IC}$$で、SUS630材をK$$_{IC}$$で求め、照射量と共に下降することを確認した。

論文

Modeling of high homologous temperature deformation behavior using the viscoplasticity theory based on overstress (VBO), Part I; Creep and tensile behavior

橘 幸男; E.Krempl*

Trans. ASME, Ser. H, 117, p.456 - 461, 1995/10

超過応力に基づく粘塑性理論(VBO)は降伏曲面及び除荷、負荷の条件を必要としない内部状態変数理論であり2つのテンソル内部状態変数、すなわち、平衡応力と移動応力を持つ。本論文では、高相対温度下での材料挙動を記述できる、VBOに基づくモデルを提案している。高相対温度下の材料挙動にVBOを適用する際には、拡散の影響を考慮するために、内部状態変数の発展式に回復項を導入する必要がある。本モデルでは平衡応力の発展式に回復項を加えており、さらに等方応力と呼ばれるスカラ内部状態変数の軟化を表現することで、遷移クリープ、定常クリープのみでなく、加速クリープをも再現できるようにしている。また、アロイ800Hのクリープ試験及び引張試験データに提案したモデルを適用し、これらのデータを精度よくシミュレートできることを示している。

論文

Recent R&D activities on plasma facing components at JAERI

佐藤 和義; 鈴木 哲; 荒木 政則; 中村 和幸; 渡邊 和弘; 横山 堅二; 大楽 正幸; 奥村 義和; 小原 祥裕; 秋場 真人

16th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering (SOFE '95), 1, p.220 - 223, 1995/00

原研におけるITERプラズマ対向機器の設計及び工学R&Dの現状について報告する。ITERにおいてプラズマ対向機器は、プラズマからの高熱流束及び粒子負荷に対し健全性を維持しなければならない。このため、原研では炭素繊維強化炭素複合材料を用いたダイバータ試験体を用いITER加熱条件を上回る25MW/m$$^{2}$$の定常熱負荷に耐えることを実証した。また、材料研究の一環としてディスラプション条件を模擬した熱衝撃試験を実施した結果、CVD-Wを使用することに明るい見通しを得た。さらにベリリウム/銅合金接合体に対する機械試験の結果についても併せて報告する。

論文

5Kで高速中性子照射したオーステナイトステンレス鋼と高マンガン鋼の極低温引張特性

加藤 輝雄; 前田 裕司

低温工学, 30(3), p.143 - 149, 1995/00

トカマク型核融合炉用超電導磁石は液体He温度(4.2K)で放射線照射を受ける。そこで、超電導磁石の構造材、支持材としてのSUS304グレード、および高マンガン鋼に対し、5Kで高速中性子照射後、温度を上げることなく4.2Kで引張試験を行った。SUS304は低炭素で窒素(N)固溶量を変えた(N=0.003、0.123、0.230、0.11wt%)材料であり、N固溶量に対する極低温照射効果を調べた。その結果、SUS304の0.2%耐力はN=0.003で大きく増加し、Nの増加に伴い照射の影響が少なくなる。また、引張強さ、加工誘起マルテンサイト変態はN量を変えてもほとんど照射の影響が無いことが解った。高マンガン鋼では0.2%耐力、引張強さとも増加する傾向を示した。これらの材料は極低温での断熱発熱によるセレーションが応力-歪曲線上に現れるが、照射欠陥の作用によるものと思われるセレーションの応力降下の増加を見つけた。

論文

Methods and devices for small specimen testing at the Japan Atomic Energy Research Institute

實川 資朗; 木崎 實; 海野 明; 芝 清之; 菱沼 章道

Small Specimen Test Techniques; ASTM STP 1204, p.289 - 307, 1993/00

 被引用回数:14 パーセンタイル:1.21

円環状ノッチ付きパンチ試験、スモールパンチ試験、微小引張試験等をホットセル中で行なうための試験装置を開発している。加えてホットセル中で微小試験片を取り扱うためのマイクロマニピュレーター及び微小引張試験片等を製作するための放電加工材の製作も行っている。さらに、各試験法の適用範囲を評価するための試行も行った。スモールパンチ試験から得られる特性値と引張試験結果との相関は、あまり明瞭でなかった。円環状ノッチ付きパンチ試験で得られる脆性延性遷移温度はスモールパンチ試験の結果よりも高く標準シャルピー試験の結果に近かったが、材料依存性には相違も見られた。この違いは、試験片の寸法効果によるものと考えられる。

論文

Radiation effect of aromatic thermoplastic polyimide(new TPI)

平出 哲也*; 浜 義昌*; 貴家 恒男; 瀬口 忠男

Polymer, 32(14), p.2499 - 2504, 1991/00

 被引用回数:18 パーセンタイル:32.25

新たに開発された芳香族熱可塑性ポリイミド(new-TPI)の引張り特性及び分子運動性の電子線照射効果について研究を行なった。このポリイミドのガラス転移温度は250$$^{circ}$$Cと高く、高温で良い引張り特性を示す。23$$^{circ}$$Cではヤング率強度とも100MGy程度までほとんど変化しないが、のびは、100MGyで初期値の50%程度に減少する。また、高温でのヤング率、強度は照射によって増大し、この高温での改善は分子運動の変化から非酸化的電子線照射によって生成した架橋によるものと結論できる。

報告書

ポリ(エチレン-2、6-ナフタレート)およびポリ(エチレン-テレフタレート)の放射線照射効果

斉藤 敏夫*; 瀬口 忠男; 長野 昭三郎*; 大前 巌*

JAERI-M 89-096, 28 Pages, 1989/08

JAERI-M-89-096.pdf:0.74MB

ポリ(エチレン-2、6-ナフタレート)およびポリ(エチレン-テレクタレート)を真空中および酸素雰囲気で$$gamma$$線照射し、分解ガス分析、分子鎖の架橋切断、熱的および機械的特性を調べて照射効果と耐放射性について検討した。PENとPETの分解ガスの主成分はCO$$_{2}$$であり、H$$_{2}$$、CO、CH$$_{4}$$が観察された。G(CO$$_{2}$$)はPENで0.04、PETで0.07であった。真空中では、PENでは架橋が起るのに対してPETでは主鎖切断が支配的であった。酸素中照射ではPENの架橋は阻害された。引張試験から耐放射線性を評価すると、酸化の起らない条件において、PENは12MGy、PETは2MGyであり、酸化条件においてはPENは4.5MGy、PETは1.4MGyであった。

論文

Disintegration of network structure of bismaleimide-triazine resin by electron beam irradiation

貴家 恒男; 萩原 幸

Polymer, 27, p.681 - 685, 1986/00

 被引用回数:12 パーセンタイル:39.43

高度に架橋したビスマレイミドトリアジン樹脂を電子線で照射し、引張り試験および動的粘弾性測定を行った。照射により伸び、強度共に増大し20MGで極大を示しそれ以上の線量では共に低下した。この事実以外は大きな変化は認められなかった。しかし、動的粘弾性測定により求めたガラス転移温度は線量と共に低下し、ゴム平旦領域の剛性率は線量と共に低下した。ガラス転移温度、剛性率の値から求めた1cm$$^{3}$$当たりの架橋点数$$nu$$eは線量と共に低下し、未照射試料の$$nu$$eを1とすると、10MGy照射で0.92、20MGy照射で0.78、30MGy照射で0.68、50MGy照射で0.40となった。この事実から、照射によって室温の物性値は大きく変わらない高架橋物も低温あるいは高温、衝激のような速い応力に対しては物性値は低下するものと推測した。

報告書

中性子照射したジルカロイ-4の高温における機械的性質

上塚 寛; 川崎 了

JAERI-M 83-068, 18 Pages, 1983/04

JAERI-M-83-068.pdf:1.0MB

軽水炉LOCA時におけるジルカロイの脆化挙動に対する中性子照射効果を明らかにするために、JMTRで約1.5$$times$$10$$^{2}$$$$^{1}$$n/cm$$^{2}$$(E$$>$$1MeV)まで中性子照射したジルカロイ-4を室温~950$$^{circ}$$Cの温度範囲で引張り試験した。室温~700$$^{circ}$$Cの各試験温度における照射材の引張り強さは非照射材の引張り強さより10~20%大きい値であったが、800~950$$^{circ}$$Cの温度範囲においては、両材の間に強度の差は認められなかった。500$$^{circ}$$C以上の試験温度で、照射材は非照射材より大きな破断伸びを示した。また、800~900$$^{circ}$$Cの各温度で、照射材と非照射材は共に約80%以上の大きな伸びを示した。この著しい伸びはジルカロイの超塑性現象と関連したものである。本実験の結果は軽水炉LOCA時におけるジルカロイ被覆管の脆化挙動におよぼす中性子照射効果は無視できることを示している。

論文

高Mnオーステナイト鋼の極低温における機械的特性

吉田 清; 多田 栄介; 高橋 良和; 三浦 立*; 大西 敬三*; 島本 進

低温工学, 17(3), p.158 - 162, 1982/00

核融合用大型超電導コイルに用いられる構造材料は、極低温下で、高強度と共に、高靭性が要求される。従来のステンレス鋼では、この要求を満足することができない。そこで、このような優れた特性を有する材料の研究開発の一貫として、高マンガンオーステナイト鋼(32Mn-7Cr鋼)の引張試験を4.2kにおいて行なった。その結果より、次のような結論が得られた。降伏強度は、ステンレス鋼(SUS304LN、LCT材)より、30%高い、110kg/mm$$^{2}$$であった。また、伸びおよび絞りは、SUS304LNと同程度であり、靭性は、SUS304LNと同程度の優れたものを有している。従って、高マンガン鋼は、大型超電導コイルの構造材として有望である。

報告書

Compatibility of Heat Resistant Alloys with Boron Carbide

村岡 進; 馬場 信一

JAERI-M 9185, 20 Pages, 1980/11

JAERI-M-9185.pdf:3.77MB

多目的高温ガス炉用制御材である炭化ホウ素とその被覆材の候補合金のハステロイ-X、インコロイ800との両立性試験を850~1050$$^{circ}$$Cの温度範囲である。試験の結果、1000$$^{circ}$$C以下では、合金と黒鉛入り炭化ホウ素との両立性は合金と化学量論組成に近い炭化ホウ素の両立性に比べ幾分良いが、両者共反応性に富んでいることが判明した。両合金間ではインコロイ800の方がハステロイ-Xより両立性は良い。反応の形態は合金中への炭素、ホウ素の粒界侵入が先行して起こり、続いて層状の反応生成物の見られるものがあった。合金表面近傍の反応層においてはFe$$_{2}$$B、Cr$$_{2}$$B、Ni$$_{2}$$Bの生成が認められた。反応前後のハステロイ-Xの機械的強度の変化について引張り試験により調べた所、炭化ホウ素との反応により強度の減少することが判明した。

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