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報告書

Flow separation at inlet causing transition and intermittency in circular pipe flow

小川 益郎*

JAEA-Technology 2019-010, 22 Pages, 2019/07

JAEA-Technology-2019-010.pdf:1.5MB

円管内流れは、流れが実際に遷移し、遷移流が間欠性を示すにもかかわらず、あらゆる小さな外乱に対して線形的に安定である。このことは、流体力学ではまだ解決されていない大きな課題の一つである。そこで、著者は、これまで誰も気がつかず認識してこなかった事実を初めて指摘する。この事実というのは、「円管内の流れは、流れの剥離によって、円管入り口付近に形成される剥離泡から放出された渦のために層流から遷移し、そして渦放出が間欠的であるために遷移流が間欠性を示す。」というものである。この事実は、円管の入口形状が遷移レイノルズ数に大きく影響することや、第3の遷移現象に分類されている外側円筒が支配的に回転する同心二重円筒間の流れが円管内の遷移流れと同様に流れの剥離によって間欠性を示すといった、多くの実験結果によって裏付けられている。本研究によって、高温ガス冷却炉の熱流体設計において最も重要な課題の一つである熱伝達促進のために、急縮小型の入口形状が遷移開始レイノルズ数をできる限り小さくできることを明らかにした。

論文

中性子ビーム技術を用いた鉄筋コンクリートの変形破壊挙動の評価

上野 一貴*; 鈴木 裕士; 小山 拓*; 西尾 悠平*; 兼松 学*

コンクリート構造物の補修、補強、アップグレード論文報告集, 18, p.647 - 650, 2018/10

本研究では、中性子イメージング技術と画像処理技術を組み合わせることで、コンクリート内部に分散したガドリニウムマーカの動きを精度よく評価できる技術を開発した。次に、中性子イメージング技術と中性子回折法を組み合わせて、鉄筋コンクリートの引張載荷時の付着劣化挙動を評価した。その結果、中性子イメージング技術により得られるコンクリートの変形挙動と、中性子回折により得られる鉄筋の応力分布を比較・検討することで、鉄筋コンクリートの付着劣化挙動の評価が可能になることを示した。

論文

中性子回折法を応用した新しい付着応力度測定技術

鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; 向井 智久*

コンクリート構造物の非破壊検査シンポジウム報文集,6, p.343 - 348, 2018/08

中性子回折法は材料深部の応力を非破壊・非接触で測定できる手法として良く知られている。われわれは、世界で初めて鉄筋コンクリートの付着力評価に中性子回折法を応用し、コンクリートに埋設された鉄筋の付着応力度分布の非破壊・非接触測定に成功した。これまでに、鉄筋コンクリートの定着力や曲げ付着力の評価、また、ひび割れや鉄筋腐食に伴う付着劣化の評価などに応用してきた。最近では、あと施工アンカーの付着性能評価など、新しい施工技術の開発研究にも応用が広がっている。本稿では、これまでに得られた成果を総括して紹介する。

論文

中性子技術を用いたRCの腐食ひび割れの補修による鉄筋付着性能回復の検証

関根 麻里子*; 鈴木 裕士; 兼松 学*

コンクリート工学年次論文集(DVD-ROM), 40(1), p.1545 - 1550, 2018/07

本論文は、これまで難しいとされてきた鉄筋コンクリート内の健全および腐食した鉄筋、さらに腐食ひび割れに補修を施した鉄筋コンクリート内の腐食鉄筋の応力分布を工学材料回折装置を用いて精度良く測定し、また、中性子イメージング装置を用いたCT撮影により試験体内部のひび割れ分布と補修材充填状態を確認した。検証の結果、腐食グレードによる付着応力度分布の変化を捉えることができた。また、腐食ひび割れに対して補修材を施工した場合、摩擦力の向上およびコンクリートの拘束効果の回復によって付着が回復することが確認された。

論文

Evaluation of the effect of elevated concentrations of CO$$_{2}$$ in a greenhouse for tomato cultivation

石井 里美; 山崎 治明*; 鈴井 伸郎; 尹 永根; 河地 有木; 島田 浩章*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 93, 2016/02

Tomato is popularly grown in environmentally controlled system such as a greenhouse for improvement of bioproduction. It is important to control the condition in the greenhouse for increasing the translocation of fixed carbon from the leaves to the growing fruits. Elevation of CO$$_{2}$$concentration is widely employed for that purpose; however, it is difficult to estimate its effect quantitatively because tomato plants have too large inter-individual variations with developing fruits. In this study, we employed a PETIS which is a live-imaging system of nutrients in plant body using short-lived radioisotopes including $$^{11}$$C. We also established a closed cultivation system to feed a test plant with CO$$_{2}$$ at set concentrations of 400, 1,500 and 3,000 ppm and a pulse of $$^{11}$$CO$$_{2}$$.

論文

Live-imaging evaluation of the efficacy of elevated CO$$_{2}$$ concentration in a closed cultivation system for the improvement of bioproduction in tomato fruits

山崎 治明*; 鈴井 伸郎; 尹 永根; 河地 有木; 石井 里美; 島田 浩章*; 藤巻 秀

Plant Biotechnology, 32(1), p.31 - 37, 2015/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:79.96(Biotechnology & Applied Microbiology)

To maximize fruit yield of tomatoes cultivated in a controlled, closed system such as a greenhouse or a plant factory at a limited cost, it is important to raise the translocation rate of fixed carbon to fruits by tuning the cultivation conditions. Elevation of atmospheric $$^{11}$$CO$$_{2}$$ concentration is a good candidate. In this study, we employed a positron-emitting tracer imaging system (PETIS), which is a live-imaging technology for plant studies, and a short-lived radioisotope $$^{11}$$C to quantitatively analyze immediate responses of carbon fixation and translocation in tomatoes in elevated CO$$_{2}$$ conditions. We also developed a closed cultivation system to feed a test plant with CO$$_{2}$$ at concentrations of 400, 1500 and 3000 ppm and a pulse of $$^{11}$$CO$$_{2}$$. As a result, we obtained serial images of $$^{11}$$C fixation by leaves and subsequent translocation into fruits. Carbon fixation was enhanced steadily by increasing the CO$$_{2}$$ concentration, but the amount translocated into fruits saturated at 1500 ppm on average. The translocation rate had larger inter-individual variation and showed less consistent responses to external CO$$_{2}$$ conditions compared with carbon fixation.

論文

Polymerization mechanism for radiation-induced grafting of styrene into Alicyclic polyimide films for preparation of polymer electrolyte membranes

Park, J.; 榎本 一之; 山下 俊*; 高木 康行*; 戸高 勝則*; 前川 康成

Journal of Membrane Science, 438, p.1 - 7, 2013/07

 被引用回数:7 パーセンタイル:60.38(Engineering, Chemical)

芳香族ポリイミド膜と同等の耐熱性,機械特性を示す脂環式ポリイミド膜(A-PI膜)への放射線グラフト重合による燃料電池用電解質膜の作製とそのグラフト重合機構の解析を試みた。芳香族ポリイミドが放射線グラフト重合性を示さないのに対し、その一部を脂環式構造に置換したA-PI膜は放射線グラフト重合性を示した。得られたグラフト膜をスルホン化することで、ナフィオンより高いイオン伝導度と機械・熱的安定性を示す電解質膜が作製できた。照射A-PI膜の紫外・可視光分光(UV-VIS)スペクトルより、420, 600nmに吸収極大を持つ長寿命中間体の存在が確認できた。UV-VISスペクトルの減衰と電子スピン共鳴によるラジカルの減衰の比較から、この中間体が脂環式部位に生じたアルキルラジカルであり、A-PI膜の放射線グラフト重合における開始部位であることが確定できた。

論文

Separation in $$varepsilon$$-phase of BiPb alloy under mega-gravity

岡安 悟; 小野 正雄; 西尾 太一郎*; 井口 祐介*; 真下 茂*

Defect and Diffusion Forum, 323-325, p.545 - 548, 2012/04

 パーセンタイル:100

超重力場下の処理では固体中でも原子の沈降が生じる。その結果、BiPb合金の$$varepsilon$$相において部分的な溶融結晶化が発生する。完全結晶であるBi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$のhcp相と部分的に欠陥の入ったBi$$_{3}$$Pb$$_{7-delta}$$のhcp相でのわずかな密度の違いが超重力場下では大きく拡大される。そしてその結果$$varepsilon$$相が分離を起こす。分離した相ではそれぞれの超伝導特性が異なる。

論文

Spectroellipsometric studies on EB induced refractive index change of aliphatic polyimide

清藤 一; 箱田 照幸; 花屋 博秋; 春山 保幸; 金子 広久; 山下 俊*; 小嶋 拓治

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 150, 2012/01

数十keV-EB発生器を用い、透明PI試料の照射を行った。試料を非破壊で(切削せずに)屈折率分布評価が行え、かつ試料表面及び屈折率の異なる層間の界面からの反射光を検出する特長を持つ分光エリプソメータを用いて定量化を試みた。その結果、波長域400-1600nmにおいて試料表面から20nm層分について、屈折率が照射前と比べて1MGyについては6%, 5MGyについては10%変化していることがわかった。しかし、表面から20nm以降の層については、照射前の屈折率とほぼ同じであった。これは、透明PI試料バルク中の照射により生じた屈折率勾配において、層間における屈折率差が小さいことが考えられる。これより、数十keV-EB照射試料の屈折率評価から、極表面層(20nm厚)における相対線量値については定量化できることが明らかとなった。

論文

Analysis of source-sink regulation system using cold-girdling and positron-emitting tracer imaging system (PETIS)

山崎 治明; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 島田 浩章*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 98, 2012/01

Improvement in crop yield is expected by understanding "source-sink regulation system" of higher plants. In this study, we analyzed the photoassimilate distribution system to two sink organs, the root and the shoot apex, using positron-emitting tracer imaging system (PETIS) and cold-girdling technique, which is known as a method to inhibit photoassimilate translocation. $$^{11}$$CO$$_{2}$$ exposure and PETIS imaging were conducted two times with the same test plant. Cold-girdling was treated only in the second run by cooling the boundary region on the stem between shoot and root. Time-activity curves were generated from the regions of the root, shoot apex and source leaf in the PETIS data. Then, three indices were analyzed; the influx rates of photoassimilate into the two sink organs, the root and the shoot apex, and the efflux rate from the source leaf. As the results, the influx rate was decreased drastically into the root. On the other hand, influx into the shoot apex hardly changed. And the efflux rate from the leaf was decreased. These results suggest that the "source supply" is adjusted so as to keep influx rate of photoassimilate into the untreated sink.

論文

X-ray photon correlation spectroscopy of structural fluctuations in relaxor ferroelectrics PZN-9%PT

大和田 謙二; 下村 晋*; 中尾 裕則*; 松下 三芳*; 並河 一道*; 水木 純一郎

Journal of Physics; Conference Series, 320, p.012086_1 - 012086_5, 2011/09

 パーセンタイル:100

91$$%$$Pb(Zn$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)O$$_{3}$$-9$$%$$PbTiO$$_{3}$$においてX線光子相関分光を行い、$$T_{rm C}$$近傍において遅い構造揺らぎを見いだした。その遅い構造揺らぎは遅い成分と早い成分からなる。われわれは早い成分を抽出し10秒ほどの緩和時間を得た。これらの揺らぎはマクロな正方晶とミクロな射法対称性の競合によるものであり、低周波誘電率を与えるものであると推測される。

報告書

平成22年度黎明研究成果報告集

永目 諭一郎

JAEA-Review 2011-031, 27 Pages, 2011/08

JAEA-Review-2011-031.pdf:2.39MB

平成22年度に実施された5件の黎明研究の成果をまとめた報告書である。原子力に関する基礎・基盤研究の発展の一助とするため、本報告書により、得られた成果を公表する。

報告書

平成21年度黎明研究成果報告集

永目 諭一郎

JAEA-Review 2010-071, 47 Pages, 2011/02

JAEA-Review-2010-071.pdf:2.56MB

平成21年度に実施された8件の黎明研究の成果をまとめた報告書である。原子力に関する基礎・基盤研究の発展の一助とするため、本報告書により、得られた成果を公表する。

論文

Local crystal structure of nano-manganese-oxide gold adsorbent

飯久保 智*; 古屋仲 秀樹*; 社本 真一; 竹内 謙*; 小原 真司*; 樹神 克明; Loong, C.-K.*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 71(11), p.1603 - 1608, 2010/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:59.2(Chemistry, Multidisciplinary)

X線と中性子粉末回折データの2体分布関数解析を用いて、乾燥及び重水素化したナノ酸化マンガン粉末試料の局所結晶構造を調べた。プロトン化したサンプルは、海水のようなpptレベルの水溶液からでさえ、金吸着剤として極めて高い効率性を示す。ナノ酸化マンガン粒子がR-MnO$$_{2}$$型の局所結晶構造を持つことをここで示し、ナノ粒子表面上の水素イオンの役割の可能性について議論する。

論文

Exchange-striction associated with the elliptical proper helical magnetic structure in the ferroelectric phase of CuFe$$_{1-y}$$Ga$$_{y}$$O$$_{2}$$

寺田 典樹*; 中島 多朗*; 満田 節生*; 松田 雅昌; 加倉井 和久; 田中 義人*; 北澤 英明*

Journal of Physics; Conference Series, 211(1), p.012005_1 - 012005_6, 2010/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:24.85

Detailed magnetic structure in the ferroelectric phase of CuFe$$_{1-y}$$Ga$$_{y}$$O$$_{2}$$ has been recently determined to be proper helical structure with the ellipcity of $$sim$$ 0.9 by the comprehensive neutron diffraction study. In the present study, we have investigated the lattice modulation associated with the elliptical magnetic structure, using resonant X-ray diffraction measurements on CuFe$$_{0.965}$$Ga$$_{0.035}$$O$$_{2}$$. We observed the superlattice reflection indexed as (0, 1+2$$q$$$$_{rm m}$$, 0), where $$q$$$$_{rm m}$$ is the wave number of the magnetic modulation. The energy spectrum near the Fe-$$K$$ absorption edge for the superlattice peak intensity conforms with that for the fundamental (0, 2, 0) intensity, suggesting that the superlattice modulation is at least associated with the displacements of the Fe ions, The origin of the superlattice modulation is discussed within the exchange-striction model.

報告書

平成20年度黎明研究成果報告集

池添 博

JAEA-Review 2009-026, 55 Pages, 2009/09

JAEA-Review-2009-026.pdf:25.45MB

平成20年度に実施された8件の黎明研究の成果をまとめた報告書である。原子力に関する基礎・基盤研究の発展の一助とするため、本報告書により得られた成果を公表する。

論文

Long-lived intermediates in radiation-induced reactions of alicyclic polyimides films

Park, J.*; 榎本 一之; 山下 俊*; 高木 康行*; 戸高 勝則*; 前川 康成

Journal of Photopolymer Science and Technology, 22(3), p.285 - 287, 2009/08

 パーセンタイル:100(Polymer Science)

カプトンなどの全芳香族ポリイミド膜に匹敵する優れた膜特性を示す脂環式ポリイミド膜(A-PI膜)を用い、放射線グラフト重合法による燃料電池用電解質膜の合成に成功した。得られた電解質膜はナフィオンより高いイオン伝導度と機械・熱的安定性を示したため、A-PI膜はグラフト型電解質膜の高分子基材膜としての応用が可能であることが確かめられた。さらに、照射A-PI膜の紫外・可視光分光(UV-VIS)スペクトルより、可視光領域に吸収を持つ長寿命中間体の存在が確認できた。この中間体のUV-VISスペクトルの減衰と電子スピン共鳴によるラジカルの減衰の比較から、600, 420nmに吸収極大を持つ中間体が放射線グラフト重合を引き起こすアルキルラジカルであることから、A-PI膜の放射線グラフト重合における開始部位が確定できた。

論文

Relationship between average and local crystal structure and the ferroelectric properties of a Sr-Bi-Ta-Si-O ferroelectric material

井手本 康*; 谷山 敏*; 飯久保 智*; 社本 真一; Richardson, J. W.*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 70(8), p.1156 - 1165, 2009/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:83.76(Chemistry, Multidisciplinary)

We investigated the relationship between the average and local crystal structures and the ferroelectric properties of Bi$$_{2}$$SiO$$_{5}$$, Bi$$_{4}$$Si$$_{3}$$O$$_{12}$$, or Bi$$_{2}$$O$$_{3}$$ added Sr$$_{1-x}$$Bi$$_{2+x}$$Ta$$_{2}$$O$$_{9}$$ (x=0, 0.2) produced by a solid-state reaction. The average crystal structures were determined by the Rietveld method. On the other hand, the local structure is important, because the ferroelectric property is related to the distortion, and ferroelectric complex oxides have domains. We also investigated the local crystal structure using atomic pair distribution function (PDF) analysis. Based on the results, the distortion and symmetry of TaO$$_{6}$$ are found to contribute to the remanent polarization.

論文

Quantification of water penetration into concrete through cracks by neutron radiography

兼松 学*; 丸山 一平*; 野口 貴文*; 飯倉 寛; 土屋 直子*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 605(1-2), p.154 - 158, 2009/06

 被引用回数:45 パーセンタイル:2.94(Instruments & Instrumentation)

Improving the durability of concrete structures is one of the ways to contribute to the sustainable development of society, and it has also become a crucial issue from an environmental viewpoint. It is well known that moisture behavior in reinforced concrete is linked to phenomena such as cement hydration, volume change and cracking caused by drying shrinkage, rebar corrosion and water leakage that affect the durability of concrete. In this research, neutron radiography was applied for visualization and quantification of water penetration into concrete through cracks. It is clearly confirmed that TNR can make visible the water behavior in/near horizontal/vertical cracks and can quantify the rate of diffusion and concentration distribution of moisture with high spatial and time resolution. On detailed analysis, it is observed that water penetrates through the crack immediately after pouring and its migration speed and distribution depend on the moisture condition in the concrete.

論文

Evaluation of water transfer from saturated lightweight aggregate to cement paste matrix by neutron radiography

丸山 一平*; 兼松 学*; 野口 貴文*; 飯倉 寛; 寺本 篤史*; 早野 博幸*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 605(1-2), p.159 - 162, 2009/06

 被引用回数:19 パーセンタイル:15.82(Instruments & Instrumentation)

In high-strength concrete with low water-cement ratio, self-desiccation occurs due to cement hydration and causes shrinkage and an increased risk of cracking. While high-strength concrete has a denser matrix than normal-strength concrete, resulting in lower permeability, early-age cracks would cancel out this advantage. For the mitigation of this self-desiccation and resultant shrinkage, water saturated porous aggregate, such as artificial lightweight aggregate, may be used in high-strength concrete. In this contribution, for the purpose of clarification of the volume change of high-strength concrete containing water-saturated lightweight aggregate, water transfer from the lightweight aggregate to cement paste matrix is visualized by neutron radiography. As a result, it is clear that water was supplied to the cement paste matrix in the range 3-8 mm from the surface of the aggregate, and the osmotic forces may yield water transfer around lightweight aggregate in a few hours after mixing.

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