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論文

Simultaneous determination of zircon crystallisation age and temperature; Common thermal evolution of mafic magmatic enclaves and host granites in the Kurobegawa granite, central Japan

湯口 貴史*; 山嵜 勇人*; 石橋 梢*; 坂田 周平*; 横山 立憲; 鈴木 哲士*; 小北 康弘; 三戸 和紗*; 井村 匠*; 大野 剛*

Journal of Asian Earth Sciences, 226, p.105075_1 - 105075_9, 2022/04

LA-ICP質量分析法によりジルコンのシングルスポットからU-Pb年代とチタン濃度を同時に取得することで、花崗岩質マグマの時間-温度履歴を解明するのに必要なジルコンの結晶化年代と結晶化温度を推定することができる。黒部川花崗岩体は、苦鉄質火成包有物(MMEs)を多量に含む岩体である。本研究では、このMMEsに対してジルコンのU-Pb年代とチタン濃度を同時に取得する方法を適用した。MMEs及び母岩について共通の冷却過程が認められ、この冷却は150万年前から50万年前に生じたことが明らかとなった。また、ジルコンの結晶化温度から黒雲母K-Ar系の閉鎖温度にかけての冷却は、100万年以内に急冷したことが分かった。本研究によって得られた時間-温度履歴と母岩の岩石学的記載から、マグマチャンバーを通じたMMEsの浮揚、移動、拡散が150-50万年前に停止したことが示唆され、また、それ以降に大規模な温度上昇が生じていないことから、この時期に黒部川花崗岩体が定置したと考えられる。

報告書

JMTR照射用イナートマトリックス含有窒化物燃料ピンの製作

中島 邦久; 岩井 孝; 菊地 啓修; 芹澤 弘幸; 荒井 康夫

JAERI-Research 2005-027, 42 Pages, 2005/09

JAERI-Research-2005-027.pdf:4.15MB

マイナーアクチノイド核変換用窒化物燃料の照射挙動把握に資するため、ZrNやTiNのようなイナート(不活性)マトリックスを含有し、マイナーアクチノイドをプルトニウムで模擬したJMTR照射試験用燃料ピンを製作した。本報告書では、燃料ペレットの製造と確性試験結果並びに燃料ピンの製作について記述する。イナートマトリックス含有窒化物燃料ピンの照射は、2002年5月から2004年11月まで計11サイクル行われ、無事に終了した。

論文

Fabrication of TiO$$_{2}$$ photocatalysts by oxidative annealing of TiC

Choi, Y.; 梅林 励; 山本 春也; 田中 茂

Journal of Materials Science Letters, 22(17), p.1209 - 1211, 2003/09

 被引用回数:45 パーセンタイル:79.28(Materials Science, Multidisciplinary)

粉末炭化チタンを酸化雰囲気で焼成することによって光触媒能の高い二酸化チタンを作製した。350$$^{circ}C$$にて炭化チタンを焼成するとアナターゼ型二酸化チタンが、800$$^{circ}C$$ではルチル型二酸化チタンが優先的に生成された。炭化チタンの高温酸化によって作製したアナターゼ型二酸化チタン粉末(1g)と市販されているアナターゼ型二酸化チタン粉末(1g)を用いて紫外光照射下での水の分解量を指標として光触媒能を測定した結果、前者の方が光触媒能が約2倍程度高いことがわかった。これはアナターゼ型二酸化チタンに残留する炭素の影響であると示唆された。

論文

Preparation of TiO$$_{2}$$ nanoparticles by pulsed laser ablation; Ambient pressure dependence of crystallization

松原 正和*; 八巻 徹也; 伊藤 久義; 阿部 弘亨*; 浅井 圭介*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 42(5A), p.L479 - L481, 2003/05

KrFエキシマーレーザーを用いたアブレーションによってTiO$$_{2}$$ナノ微粒子を作製した。全圧1Torr以上に保ったO$$_{2}$$とAr混合ガス(O$$_{2}$$:Ar=5:5)中でアブレーションすると、低次酸化物などの不純物の混合がなく、ルチル, アナタ―ゼの両相から成るTiO$$_{2}$$の形成が確認された。ルチル/アナタ―ゼ結晶相の重量分率は、O$$_{2}$$/Arガスの圧力によって制御可能であった。得られたナノ微粒子は球状であり、その粒径もガス圧に依存して10-14nmであった。

論文

Influence of carbon-ion irradiation and hydrogen-plasma treatment on photocatalytic properties of titanium dioxide films

Choi, Y.; 山本 春也; 齊藤 宏*; 住田 泰史*; 伊藤 久義

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206(1-4), p.241 - 244, 2003/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.94(Instruments & Instrumentation)

二酸化チタン薄膜に対する炭素イオン照射とプラズマ処理による光触媒活性への影響を調べた。陽極酸化によって作製したアナターゼ薄膜はイオン照射でもプラズマ処理でも活性が落ちた。この試料は酸素欠陥と結晶粒界が多く含まれるため元々強度が弱く、イオン照射とプラズマ処理によって、活性点と考えられる表面の酸素欠損がこわれすぎて活性が落ちたと考えている。しかし、レーザー蒸着によってサファイア上にエピタキシャル成長させたアナターゼ薄膜はプラズマ処理によって活性が増大することがわかった。この試料は、陽極酸化によって作製した試料より強度が高く、丈夫であるためプラズマ処理をすると酸素欠損が表面上に生成され活性が増大したと考えている。これらの結果からイオン照射とプラズマ処理の制御により活性点のコントロールができ、光触媒活性の向上が期待される。

論文

Suppression of hydrogen absorption to V-4Cr-4Ti alloy by TiO$$_{2}$$/TiC coating

廣畑 優子*; 元嶋 大*; 日野 友明*; 仙石 盛夫

Journal of Nuclear Materials, 313-316(1-3), p.172 - 176, 2003/03

 被引用回数:11 パーセンタイル:61.24(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉材料候補材の一つである低放射化バナジウム合金(V-4Cr-4Ti)の、降温時における水素吸収を低減させるために酸化チタン層コーティングを試みた。この層の組成はTiO$$_{2}$$とTiCであり、そのうちTiO$$_{2}$$は80%である。コーティング層の厚さを増大させるに従いバナジウム合金の水素吸収率は大幅に低減され、厚さ0.5$$mu$$m,温度 573Kではコーティングしない場合の1/50までとなった。

論文

High-quality epitaxial TiO$$_{2}$$ thin films grown on $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ substrates by pulsed laser deposition

篠原 竜児*; 八巻 徹也; 山本 春也; 伊藤 久義; 浅井 圭介*

Journal of Materials Science Letters, 21(12), p.967 - 969, 2002/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:38.24(Materials Science, Multidisciplinary)

レーザアブレーション法によりエピタキシャル酸化チタン(TiO$$_{2}$$)薄膜を$$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$上に作製し、その結晶構造の評価と表面形態の観察を行った。実験では、酸素雰囲気中でTiO$$_{2}$$焼結体ターゲットをKrFエキシマーレーザでアブレーションし、室温から600$$^{circ}$$Cに加熱した$$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001)及び(10$$bar{1}$$0)基板(それぞれC, M面)上に薄膜を堆積した。X線回折分析により、成長させた薄膜と基板面とのエピタキシャル関係を明らかにした。また、基板温度の上昇とともにロッキングカーブの半値幅は小さくなり、600$$^{circ}$$CのときにはC面上で0.0265$$^{circ}$$、M面上で0.2416$$^{circ}$$となった。これらの値は、他の方法により作製した薄膜と比べて一桁ほど小さく、極めて良質な薄膜であることがわかった。原子間力顕微鏡による観察では、各基板上に表面形態の異なる薄膜が成長していることを確認した。

論文

Corrosion fatigue of refractory materials in boiling nitric acid

本岡 隆文; 木内 清

Materials Transactions, 43(5), p.1220 - 1224, 2002/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:15.98(Materials Science, Multidisciplinary)

沸騰硝酸中で優れた耐食性を示すジルコニウム,ニオブ及びチタン合金のようなリフラクトリー金属は、使用済燃料再処理施設の構造材料として使用されている。本研究では、沸騰3N硝酸中と室温大気中で、荷重制御の試験によりこれらの金属の疲労き裂進展速度を応力拡大係数範囲の関数として調査した。破断面は走査型電子顕微鏡により観察した。ジルコニウムとニオブのき裂成長速度は、空気中のそれと比較して沸騰硝酸中で加速した。腐食疲労によるき裂進展の加速現象は、Ti-5Ta合金では認められなかった。Ti-5Ta合金の破断面は両環境中で延性ストライエーションを示した。他方、ニオブの破断面は、空気中では疲労ストライエーション,硝酸中では脆性ストライエーションを示した。硝酸中のジルコニウムの破断面は脆性破壊と応力腐食割れに関連した延性破壊を示した。

論文

純チタン管を用いた試験用超伝導コイルの開発; 国際熱核融合実験炉(ITER)の実現を目指して

中嶋 秀夫

チタン, 50(2), p.98 - 101, 2002/04

国際熱核融合実験炉(ITER)を目指した超伝導モデル・コイル計画の一環として、トロイダル磁場コイル(TFコイル)用の純チタン管を用いた試験用超伝導コイルの製作・試験が日本原子力研究所及びロシア・エフレモフ電気物理工学研究所の協力で進められた。その結果、この試験コイルは、モデル・コイルが発生する13テスラの磁場中で、電流値4万6千アンペアで通電され、ITER TFコイルで要求される性能を実証した。この試験コイルの特徴は、ジャケットと超伝導線材の熱収縮量の違いで発生する熱ひずみによる超伝導特性の劣化を防止するため、ジャケットとしてチタン管を使用したことである。また、原研と新日本製鐵(株)との共同開発に基づき、酸素含有量0.106%のロシア製チタン管が今回使用された。本報では、超伝導コイルに純チタン管を使用する利点と純チタン応用のために行った研究開発成果について簡単に解説する。

論文

Preparation of epitaxial TiO$$_{2}$$ films by PLD for photocatalyst applications

八巻 徹也; 住田 泰史; 山本 春也; 宮下 敦巳

Journal of Crystal Growth, 237-239(Part1), p.574 - 579, 2002/04

本研究では、KrFエキシマーレーザー蒸着によってサファイア(0001)基板上に TiO$$_{2}$$エピタキシャル膜を作製し、蒸着に用いるレーザーの強度を変化させたときの膜の結晶構造,表面形態について調べた。X線回折や顕微ラマン分光による分析結果から、(100)配向したルチル相に(001)配向のアナターゼ相がわずかに混合した膜が得られることを明らかにした。膜中における両相の混合比(アナターゼ/ルチル)はレーザー強度の減少とともに増大し、アナターゼ相の相対的な含有量を製膜条件で制御できることが示された。原子間力顕微鏡での観察によれば、最小のレーザー強度で作製した膜の表面は比較的大きな粒子から成りラフネスも大きかった。この膜は、その高いアナターゼ相含有量と大きな表面積によって、有機色素の光分解反応に対し高い活性を示した。

論文

Effects of annealing and quenching treatments on reconstruction of rutile thin films on sapphire substrates

Choi, Y.; 山本 春也; 阿部 弘亨; 伊藤 久義

Surface Science, 499(2-3), p.203 - 209, 2002/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:56.86(Chemistry, Physical)

レーザー蒸着法によってサファイア上に作製した酸化チタン薄膜のモルフォロジーの薄膜や熱処理温度(アニール及び冷却)依存性をAFM,XRD,SEM/EDXなどの手法を用いて調べた。特に、5nm程度の膜厚では、モルフォロジーはアニールと冷却の条件に強く依存することがわかった。高温でのサファイア基板表面の不安定性に基づき熱処理による基板上での酸化チタン粒の形成モデルを提案した。

論文

Corrosion fatigue of refractory materials with corrosion resistance to boiling nitric acid

本岡 隆文; 木内 清

Proceedings of the 2nd International Conference on Environment Sensitive Cracking and Corrosion Damage (ESCCD 2001), p.374 - 378, 2001/11

沸騰硝酸溶液中で優れた耐食性を示すリフラクトリー金属のうち、ジルコニウム,ニオブ,Ti-5Ta合金の腐食疲労進展挙動を沸騰3規定硝酸と室温大気中で調べた。ジルコニウムとニオブは、硝酸中では、腐食疲労により亀裂進展が加速した。一方、Ti-5Ta合金では亀裂進展は加速しなかった。Ti-5Ta合金の破断面には、両環境とも疲労の痕跡が認められた。ニオブでは、大気中では疲労破面、硝酸中では腐食疲労破面が観察された。ジルコニウムは、疲労と脆性破面が混在する特徴的な形態を示した。亀裂進展速度と破面様相の材料間の異なりは、結晶構造,応力腐食割れ感受性,耐食性の異なりと関連している。

論文

Alternate multilayer deposition from ammonium amphiphiles and titanium dioxide crystalline nanosheets using the Langmuir-Blodgett technique

八巻 徹也; 浅井 圭介*

Langmuir, 17(9), p.2564 - 2567, 2001/05

 被引用回数:38 パーセンタイル:92.2(Chemistry, Multidisciplinary)

TiO$$_{2}$$ナノシートと有機分子から成る新規なハイブリッド多層膜をラングミュア-ブロジェット法によって作製することに成功した。層状チタン酸化合物H$$_{x}$$Ti$$_{2-x/4}$$$$_{x/4}$$O$$_{4}$$・H$$_{2}$$O (x$$sim$$0.7; □, 空孔)を剥離ゾル化した溶液上に臭化ジオクタデシルジメチルアンモニウム(DODAB)のクロロホルム溶液を展開すると、安定な単分子膜が形成された。DODAB分子とTiO$$_{2}$$ナノシートが形成したハイブリッド単分子膜は、疎水化した石英ガラス基板上に定量的に累積された。X線回折測定によると、この試料は繰り返し単位3.4 nmでアンモニウム分子とTiO$$_{2}$$が交互積層した多層膜であった。

論文

Formation of TiO$$_{2-x}$$F$$_{x}$$ compounds in fluorine-implanted TiO$$_{2}$$

八巻 徹也; 住田 泰史; 山本 春也

Journal of Materials Science Letters, 21(1), p.33 - 35, 2001/01

 被引用回数:88 パーセンタイル:91.82(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では、TiO$$_{2}$$ルチル単結晶に対する200 keV Fイオン注入とその後の熱アニールの効果について調べた。注入試料を573K及び873K,各5時間,等時アニールすることによって、飛程付近の照射損傷は消失しTiO$$_{2}$$本来の結晶構造がほぼ回復した。このアニールプロセスと同時に、注入されたFが表面へ優先的に拡散することがわかった。アニール後の試料に対するX線光電子分光スペクトルを解析することによって、高濃度にFドープされたTiO$$_{2-x}$$F$$_{x}$$ (x=0.0039)が表面に形成されていることが明らかになった。

報告書

Mg,Mg-NbおよびTi添加UO$$_{2}$$の高燃焼度照射挙動

白鳥 徹雄; 芹澤 弘幸; 福田 幸朔; 藤野 威男*; 佐藤 修彰*; 山田 耕太*

JAERI-Research 2000-045, 74 Pages, 2000/09

JAERI-Research-2000-045.pdf:8.19MB

軽水炉燃料の高燃焼度におけるスエリングやFPガス放出の増加等を抑制する目的で、添加物入りUO$$_{2}$$燃料を試作し、その照射挙動を調べた。添加物は、Mg,Mg-Nb,Tiの3種で、比較観察用の無添加UO$$_{2}$$とともにJRR-3Mにおいて1000$$^{circ}C$$以下の温度と最高94GWd/tまでの燃焼度の条件でキャプセル照射した。照射後試験として、試料の外観観察,形状・密度変化測定,熱拡散率測定,光学顕微鏡及びEPMAによる観察と分析を行った。その結果、通常の無添加UO$$_{2}$$に対して添加物入りUO$$_{2}$$の顕著な影響はみられなかったが、スエリング率、熱伝導率、組織変化に関する高燃焼度特性の貴重なデータを得た。

論文

Air vent in water chamber and surface coating on liner slides concerning auxiliary cooling system for the high temperature engineering test reactor

竹田 武司; 國富 一彦; 大久保 実; 斉藤 利二*

Nucl. Eng. Des., 185(2-3), p.229 - 240, 1998/00

 被引用回数:12 パーセンタイル:70.06(Nuclear Science & Technology)

高温工学試験研究炉(HTTR)の補助冷却設備に新たに考察した設計の妥当性を確認するため、モデル試験を行った。まず、HTTRの補助冷却器(AHX)の出口側水室の滞留空気を抜くため、ポンプを用いた強制水循環により生じる、AHX出口側水室内の曲がり管両端の差圧を利用して空気を抜くことを提案した。流れ試験の結果、ポンプの最大容量分水を循環させることにより、曲がり管を介して空気を抜くことが可能であることを確認した。つぎに、HTTRの補助冷却設備二重管(ACHGD)のライナ摺動部の使用温度950$$^{circ}$$Cにおける焼付きおよび過度の摩擦を防止するため、ニッケル基超合金であるハステロイXRから成るACHGDライナ摺動部の表面に熱化学蒸着法を用いて窒化チタン(TiN)をコーティングすることを提案した。焼付き及び摩耗試験の結果、ハステロイXR表面のTiNのコーティング厚3$$mu$$mは、十分な厚さであることを確認した。

論文

Selection of jacket materials for Nb$$_{3}$$Sn superconductor

F.M.G.Wong*; N.A.Mitchell*; R.L.Tobler*; M.M.Morra*; R.G.Ballinger*; 中嶋 秀夫

Fusion Technology 1996, 0, p.1115 - 1118, 1997/00

ニオブ・スズ超電導導体用のジャケット材料としてはインコロイ908、316LNステンレス、チタンの3つがある。本論文では、これら3つの材料の長所・短所の比較及び、極低温での機械特性について述べている。

論文

Surface morphology of TiO$$_{x}$$ films prepared by an ion-beam-assisted reactive deposition method

笹瀬 雅人*; 三宅 潔*; 山木 孝博*; 鷹野 一朗*; 磯部 昭二*

Thin Solid Films, 281-282, p.431 - 435, 1996/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:39.8(Materials Science, Multidisciplinary)

水分解用光触媒として興味がもたれている酸化チタン(TiO$$_{2}$$)薄膜を、低温で成膜が可能なイオンビームアシスト反応性蒸着(IBARD)法で作製し、TiO$$_{x}$$薄膜の表面構造の検討を行った。電流密度(Ar$$^{+}$$イオン)0$$mu$$A/cm$$^{2}$$で作製されたTiO$$_{x}$$薄膜の表面は平滑であるが、電流密度30$$mu$$A/cm$$^{2}$$では0.1~0.2$$mu$$mの大きさの粒子が観測され、Ar$$^{+}$$イオン電流密度の増加とともにその粒径の増大が認められた。また断面SEM写真からIBARD法で作製されたTiO$$_{x}$$薄膜が柱状構造をしているのが確認された。さらに6つの異なる基板を用いてTiO$$_{x}$$薄膜を作製したが、表面構造に違いは認められなかった。それゆえ、イオン照射がTiO$$_{x}$$薄膜の表面構造の変化を引き起こしていたことが明らかとなった。

論文

Seizure and wear characteristics of Hastelloy XR and titanium nitride coating in high temperature condition

竹田 武司; 國富 一彦; 中瀬 毅*; 今井 修*; 岡崎 泰三*

The 3rd JSME/ASME Joint Int. Conf. on Nuclear Engineering (ICONE),Vol. 1, 0, p.417 - 420, 1995/00

高温工学試験研究炉(HTTR)は、黒鉛減速、ヘリウムガス冷却型の原子炉であり、原子炉出口温度は950$$^{circ}$$C、熱出力は30MWである。HTTRの炉心と1次熱交換器を接続する二重管の内管の内側にあるライナは高温ヘリウムガスバウンダリを形成し、その材質はハステロイXRである。ライナと内管の熱膨張差はライナにスライドジョイントを設けることにより吸収した。それ故に、スライドジョイントの焼付き及び異常な摩耗を防止する必要がある。そのため、ハステロイXRの表面に熱CVD法を用いて窒化チタン(TiN)を3$$mu$$mの厚さでコーティングすることを考え、焼付き及び摩耗実験を行った。その結果、950$$^{circ}$$Cのヘリウムガス雰囲気でハステロイXRとTiNコーティング材の凝着は生じなかった。また、950$$^{circ}$$CにおけるTiNの摩耗は3$$mu$$mより薄い厚さであった。従って、ハステロイXRの表面にTiNをコーティングすることにより、焼付き及び異常な摩耗を防止できる。

報告書

超高燃焼燃料の研究開発課題の検討; 被覆材の開発

永瀬 文久; 鈴木 雅秀; 古田 照夫; 鈴木 康文; 林 君夫; 天野 英俊

JAERI-M 93-104, 116 Pages, 1993/05

JAERI-M-93-104.pdf:3.64MB

軽水炉においては、ウラン燃料の高燃焼度化とともにプルトニウムの本格利用が重要な課題である。MOX燃料では、より高い燃焼度を得ることが、経済性向上やプルトニウム有効利用の点で望ましい。このような観点から、集合体最高燃焼度100GWd/tを目標とした「超高燃焼度」の概念が提唱されており、燃料ペレットと被覆材の開発について検討した。本報告では被覆材に関する検討結果を示す。超高燃焼燃料を成立させるためには、ジルカロイに比べ耐食性が優れ照射劣化の小さな被覆材の開発が不可欠である。本報告では、ジルコニウム基合金、ステンレス鋼、チタン基合金、セラミックス等の耐食性、機械的性質、照射効果等を調べた。これを基に、水側腐食及び照射による機械的性質の変化の点から、これらの材料の被覆材としての可能性を検討した。検討の結果から、現時点での候補材料と研究課題をあげ、超高燃焼燃料の今後の開発方針を示した。

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