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核融合炉での燃料生産に必要な中性子増倍材ベリリウム金属間化合物の新しい製造技術を開発-原子力機構

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1 :依頼30-29@pureφ ★:2012/06/26(火) 10:15:34.32 ID:???
核融合炉での燃料生産に必要な材料の新しい製造技術を開発
-幅広いアプローチ活動のもと核融合炉に向けた燃料生産技術が大きく前進-


【発表のポイント】
・合成が困難であったベリリウム金属間化合物(ベリライド)を量産化できる新たな合成技術を確立し、目標形状
 である直径1mmのベリライド微小球製造に世界で初めて成功。
・幅広いアプローチ(BA)活動の下進めていた研究開発において、初めて得られた研究成果であり、核融合原型
 炉に向けた燃料生産技術の確立に大きく前進。

独立行政法人日本原子力研究開発機構(理事長 鈴木篤之。以下、「原子力機構」という。)核融合研究
開発部門ブランケット照射開発グループの中道勝グループリーダーらは、欧州と進める幅広いアプローチ(BA)活動1)
において、核融合炉の燃料を効率よく生産するために必要な材料として高温で安定なベリリウム金属間化合物2)
(以下、「ベリライド」という。)を量産化できる新たな合成技術を確立し、これを用いて核融合炉で使用可能なベリ
ライドの微小球を世界で初めて製造することに成功しました。この成果はBA活動のもと、将来の核融合原型炉に
向けた燃料生産技術の確立に大きく進展したことを示すものです。

核融合炉燃料のトリチウム3)は核融合反応で生じる中性子4)をリチウムにあてて生産します。このとき、より効率よく
燃料を生産するために中性子の数を増やす中性子増倍材5)が不可欠です。これまでの候補材であるベリリウム6)は、
高温域で化学的に不安定になる欠点があり、より安定なベリライドの製造技術開発を進めてきました。しかしベリリ
ウムは表面が酸化しやすいため、従来の粉末冶金法7)では脆くて加工が困難なベリライドしか得られませんでした。
そこで、原料粉末表面を放電で清浄にしたのち合成するプラズマ焼結法8)に着目し、BA活動の一環として青森県
六ヶ所村の国際核融合エネルギー研究センターの原型炉R&D棟で合成条件の最適化を図った結果、加工性に
優れた棒状のベリライドを製造することに成功しました。このベリライドを回転電極法9)の電極に用いて核融合炉で
使用する目標形状である直径1mmのベリライド微小球を世界で初めて製造することに成功し、大量製造技術を
確立しました。

この成果は、イーター10)での燃料生産試験をより確実にするとともに、核融合原型炉に向けた燃料生産技術の
確立に大きく貢献するものです。また、本合成法は、軽量耐熱耐摩耗材の機械部品のアルミニウム系合金の
合成(例えば車の高性能エンジン)など、広く一般産業分野への適用も期待できます。本成果については、特許
申請中であり、6月28日から神戸で開催される第9回核融合エネルギー連合講演会で発表予定です。

[研究の背景と目的]

核融合炉燃料のトリチウムは核融合反応で生じる中性子をリチウムにあてて生産します(図1上部参照)。このとき、
より効率よく燃料を生産するために中性子の数を増やす中性子増倍材が不可欠です。これまでの候補材であるベリ
リウム金属(Be)は、600℃以上の高温で体積膨張(スウェリング)や水蒸気との反応による水素生成が大きくなり、
高温域で不安定になる欠点があります(図1右下参照)。そこで注目したのがベリリウムの金属間化合物(ベリライド)
です。Be12Tiのベリライドを例にすると、スウェリングが3%以下(Beは約50%)、水素生成もBeの約1/1000と優れた
特性を持っていることから、高温域でより安定なベリライドの製造技術開発を進めてきました。


図1 中性子増倍材の役割りと先進材開発の必要性

[研究内容と成果]

ベリライドの合成から微小球製造までのプロセスを図2に示します。材料の合成法としては、大きく焼結法と溶融法が
あります。焼結法の一つである粉末冶金法で試行した場合、均質な材料は合成できるのですが、Beのように酸化し
易い材料の場合、表面酸化層を巻き込んで焼結するために非常に脆く、成型及び加工が困難でした。さらに、本法
では均質な材料を得るために焼結-粉砕を繰り返し行うため、工程が複雑になり、不純物の混入を抑制することも
困難でした。次に、溶融法でも試行しましたが、組成が均一でなく、大型の原料を合成することが困難でした。


図2 ベリライドの製造プロセス


独立行政法人日本原子力研究開発機構 平成24年6月22日
http://www.jaea.go.jp/02/press2012/p12062202/index.html

8 :名無しのひみつ:2012/06/26(火) 12:14:43.45 ID:C72WaT6S
トリチウムなんて使わず重水+重水の核融合はよ


9 :名無しのひみつ:2012/06/26(火) 13:37:53.70 ID:LNjB0ipo
>>8

軽水素のみで良くないか?
恒星内部では軽水が燃料になっている。人工的に軽水を燃料にすることは可能じゃね?


10 :名無しのひみつ:2012/06/26(火) 14:45:55.52 ID:Pr32lqjN
>>9
50億度以上の条件が必要で無理。

現在の最高記録は、日本が達成した5.2億度。



11 :名無しのひみつ:2012/06/26(火) 14:54:23.13 ID:Pr32lqjN
トリチウム+重水素の核融合は、最も達成条件が楽だけど、
トリチウムは、放射性物質だから燃料漏れが発生すると危険だし、自然界に存在しないから人工的に製造する必要があるんだよな。
しかも核融合の時に、エネルギーとして取り出すのが面倒で装置を劣化させる中性子がバンバン出る。





放射線を遮蔽するタングステン機能紙を開発 加工容易な鉛フリーの放射線遮蔽材料を実現-凸版印刷・京大

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1 :pureφ ★:2012/07/12(木) 16:34:36.97 ID:???
凸版印刷、京都大学と放射線を遮蔽するタングステン機能紙を開発 ~高充填したタングステンと紙の特長を融合、加工容易な
鉛フリーの放射線遮蔽材料を実現~

 凸版印刷株式会社(本社:東京都千代田区、代表取締役社長:金子眞吾、以下 凸版印刷)は、紙にタングステン(※1)を高
密度で充填した、放射線を遮蔽する機能を持ったタングステン機能紙を開発、2012年6月中旬よりサンプル出荷を開始します。

 タングステンは、X線やγ線などの放射線を遮蔽する機能を持つことが一般的に知られていますが、本製品はタングステンを高密度に
充填したことにより、タングステン自体の特長を維持したまま加工性の向上を実現しました。 なお本製品は、放射線医学の第一人者
である国立大学法人 京都大学(総長:松本紘、以下 京都大学)大学院医学研究科の平岡眞寛 教授、門前一 特定准教授の
協力を得て、性能評価を実施しました。その結果、従来の鉛板と比較して、同等の放射線遮蔽効果を有することが確認されました。

 凸版印刷は今後、医療や被災地を中心とした建築物などさまざまな用途向けにサンプル出荷を行うほか、トッパングループが持つ
建装材、産業資材関連技術とのシナジーによる新たな用途や使用方法などの検討を進めていきます。

■ 開発の背景
 現在、医療分野では放射線が広く活用されていますが、その放射線に対する遮蔽は、鉛板の使用が中心でした。鉛板は加工が
困難なことや、その鉛廃棄物は環境への影響が懸念されることから、より環境にやさしい代替の製品が求められていました。

 一方、医療分野以外では、東日本大震災の復興作業で、現場の作業員が防塵服を着用していますが、現在の防塵服単体では、
通常は放射線遮蔽機能がありません。そのため、作業時間が短く、作業効率が低下するという課題がありました。

■特長と用途
 本機能紙は、断裁や折りたたみ、フィルムをはじめ他材料への貼り合わせなど加工が容易という特長があります。また、鉛フリーで
あることから、屋内・屋外問わず、人が触れるような用途でも活用できます。これらの特長を活かして、以下のような応用が可能です。

医療分野
・放射線検査室および放射線治療室の壁、扉、カーテンなど
・放射線の遮蔽が困難な手術室、病室での簡易遮蔽材
・核医学検査室での汚染された床の遮蔽材、医薬品輸送箱などへの応用
被災地・復興作業
・放射線環境下での作業員保護や汚染された物質、廃棄物の簡易遮蔽
・被災地の体育館など、広域避難場所を新築する際の建装材
・既築建造物の壁や扉、天井への貼り合わせ

■ 主な仕様
・形状 : 幅:約500mm、厚さ:約0.3mm のロール形状
・遮蔽性能 


■ 今後の目標
 凸版印刷は、医療業界や建築業界などに向けて本製品のサンプル出荷を行い、新たな用途や使用方法などの検討を進めていき
ます。また、京都大学との協力を継続し、さまざまなニーズにマッチした研究・開発を推し進めていきます。
 なお京都大学は、本件に関連した発表を、ICRS-12&RPSD-2012(第12回放射線遮蔽国際会議、会期:2012年9月2日~7日、
会場:奈良市奈良新公会堂)にて行う予定です。

※1 タングステンは、金属のうちで最も融点が高い材料です。古くは電球のフィラメントとして利用されており、最近では放射線遮蔽
   用途をはじめ、真空蒸着用の加熱素材やドリルなど、幅広い用途で利用されている材料です。
※2 本機能紙の製造は、凸版印刷と多くの事業分野で協業している新巴川製紙株式会社の協力を受けて行います。

ニュースリリース 2012年06月07日
http://www.toppan.co.jp/news/newsrelease1366.html


3 :名無しのひみつ:2012/07/12(木) 16:36:11.32 ID:gHe2CgrY
これで福一の作業も格段に楽になるな


4 :名無しのひみつ:2012/07/12(木) 16:36:27.56 ID:lg22PPBS
近隣諸国に技術を盗まれないように気をつけて


振動発電のための新素材を開発 従来に比べ最大2・5倍の発電出力…弘前大学

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1 :モグモグプフーφ ★:2012/04/25(水) 14:11:39.12 ID:???

弘大が「振動発電」新合金を開発
(04/25 11:08)

 身の回りの機械や構造体のごくわずかな揺れから電気を生み出す「振動発電」の研究分野で、発電効率が世界最高レベルに達する新合金を、弘前大学大学院理工学研究科の古屋泰文教授(61)
=機械材料機能学=と同大学院教育学研究科の小山智史教授(58)=電子工学=らの研究グループが開発、実証実験に成功した。開発したのは鉄とコバルトの合金で、実験ではこれまで
振動発電に最適とされてきた鉄とガリウムの合金に比べ発電出力(ワット数)が最大2・5倍となった。24日、弘前市で開いた公開実験で成果を公開した。

 実証実験に成功したのは、弘大の研究グループ6人。古屋教授らは、外部からの磁力で伸縮する「磁歪(じわい)材料」と呼ばれる金属による振動発電では、合金組織によって発電効率が異なる点に注目。
ともに強い磁性を持つ鉄とコバルトによる合金の構成比を原子レベルで探り、さらに熱処理の手法を工夫した。

 磁歪材料はコイルで巻き、振動させることで発電するが、鉄コバルト合金は安価で強度が高く、さまざまな形状に加工できるのが特徴。このためミリサイズ以下から数メートルまでの発電装置の製造が可能になるという。

 公開実験では、棒状のアルミ板に接着、コイルで巻いた鉄コバルト合金の試験片を振動させると、パソコンの画面に出力電圧の波形が表示された。同時に振動を与えた鉄ガリウム合金に比べ
波形の振り幅は2倍以上となることが確認され、発電効率の高さを示した。

 鉄ガリウム合金を使った振動発電は金沢大の上野敏幸准教授らが実用化に向けて研究を進めている。今回開発された新合金を使えばさらに大きな電力を得られる可能性がある。

 国内ではこれまで、リモコンのボタンを押す振動を電気に変換することで電池を使わずに操作できたり、橋を通過する自動車の振動でイルミネーションの電力の一部を発電するなどの
振動発電の実証実験が行われている。このような発電に鉄コバルト合金を応用することも考えられる。

 振動発電の分野で現在、最も実用化が進んでいる磁歪材料「非希土類系Terfenol-D」は、海底探査機や魚群探知機に使われている。しかし枯渇問題に直面しているレアアースを含むため高価で、
もろいのが難点。コストと量産の面でも鉄コバルト合金の実用化が期待される。

 古屋教授は「鉄とコバルトの合金を試みてから3年がかりで開発した。風力・海流発電の振動から電力を回収するなど地域のニーズに合った形で生かしていければ。
今後、他大学や企業に材料を提供して共同研究を進め、大型の発電装置を作りたい」と話している。

 古屋教授は、25日まで弘前文化センターで行われているスマート材料に関する国際シンポジウムで、新合金の開発と実証実験について講演する予定。
http://www.hokkaido-np.co.jp/news/aomori/367789.html

■他記事
http://www.yomiuri.co.jp/e-japan/aomori/news/20120424-OYT8T01280.htm
http://mainichi.jp/area/aomori/news/20120425ddlk02040053000c.html
http://mytown.asahi.com/aomori/news.php?k_id=02000001204250003

2 :名無しのひみつ:2012/04/25(水) 14:15:17.67 ID:4dnKEzbA
nida

さすがひろまえだいがく


5 :名無しのひみつ:2012/04/25(水) 14:20:56.87 ID:maBjh4Zu
>>2

ひろぜんだいがくだよwwwww


4 :名無しのひみつ:2012/04/25(水) 14:20:56.12 ID:72MfQer5
発電の規模小さすぎショセン国立大学の無駄飯喰い自称研究者の趣味的研究に
陥らない様に時節がら切に願う。


9 :名無しのひみつ:2012/04/25(水) 14:29:38.48 ID:4jwS2a/R
>>4
こういうのを繰り返してどんどん電力が大きくなっていくわけだから、最初から結果がでないからといって切り捨てるもんじゃないよ



防弾チョッキに使われるケブラーの12倍の強度、グラフェンとSWNTを利用した世界最強繊維を韓国研究チームが開発

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1 :pureφ ★:2012/02/06(月) 17:53:20.74 ID:???
防弾チョッキの12倍の強度、世界最強繊維を韓国研究チームが開発

現在まで最強の人造合成繊維には「ケブラー」が選ばれる。 火に強く銃弾も通さないため、
防弾チョッキの素材としてよく使われる。 ところが韓国の研究チームがケブラーよりもはるかに
強い合成繊維の製造に成功した。

漢陽(ハニャン)大電気生体工学部のキム・ソンジョン教授チームは2日、ケブラーよりも
12倍も強い合成繊維を開発したと明らかにした。 研究の結果は学術誌「ネイチャーコミュ
ニケーション」1日付に発表された。

キム教授チームはナノ材料のグラフェンと炭素ナノチューブを利用した。 両材料を結合
させた後、高分子(樹脂)に混ぜて繊維形態にする。 キム教授は「炭素原子が蜂の巣の
ように細かく並ぶ超微細構造が、ケブラーよりも強い繊維の特性を生み出す」と説明した。
こうして作られた合成繊維は「夢の繊維」と呼ばれる蜘蛛の巣より6倍、ケブラーより12倍
も強い。

キム教授は「今回つくられた合成繊維は追加の熱処理や他の工程が必要なく、大量
生産も可能」と述べた。 この繊維は丈夫で電気をよく通す性質があり、防弾チョッキや
センサー製作など、さまざまな用途で使用が可能という説明だ。

中央日報 2012年02月03日15時39分
http://japanese.joins.com/article/962/147962.html?servcode=300§code=300

Synergistic toughening of composite fibres by self-alignment of reduced graphene oxide and carbon nanotubes
Min Kyoon Shin, Bommy Lee, Shi Hyeong Kim, Jae Ah Lee, Geoffrey M. Spinks, Sanjeev
Gambhir, Gordon G. Wallace, Mikhail E. Kozlov, Ray H. Baughman, Seon Jeong Kim
Nat. Commun. 3 : 650 doi:10.1038/ncomms1661 (2012)
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n1/full/ncomms1661.html

Figure 1: Preparation and structure of polymer composite fibres.
(a) Schematic diagram showing the formation of the oriented interconnected network
of RGOFs (curved rectangles) and SWNT bundles (grey lines) as a result of sonication
and subsequent wet spinning. (b) SEM image of the cross-sectional area of a RGOF/
SWNT/PVA fibre (1:1 weight ratio of RGOF to SWNT), which clearly shows the co-assembly
of RGOFs and SWNTs. Scale bar equals 100 μnm. (c) Schematic illustration of structural
evolution between coagulation-spun RGOF gel (left), polymer composite (middle) and
polymer-free fibres (right). Yellow lines and blue curved rectangles represent PVA chains
and RGOFs, respectively. (d) SEM image of the cross-sectional area of a polymer-free RGOF
fibre, which clearly shows the wrinkled RGOFs. Scale bar equals 500 nm.

Figure 2: Mechanical properties of polymer composite fibres.
(a) Stress–strain curves of hybrid (1:1 weight fraction of RGOF to SWNT, red line), SWNT/PVA
(green line) and RGOF/PVA (blue line) composite fibres. (b,c) Elastic modulus (circles), tensile
strength (squares) (b) and toughness (c) values of fibres with different weight percents of RGOF
in total carbon nanomaterials. (d) Comparison of toughnesses of prior-art materials1, 6, 13, 16, 18.
Error bars in b, c represent the minimum and maximum values obtained from five independent experiments.

Figure 3: Structural changes of hybrid fibres during tensile tests.
(a,b) SEM images showing the surfaces of hybrid fibres before stretching (a) and after fracture (b).
The arrows of (a) and (b) indicate the fibre axis. Scale bar equals 1 μm, and the inset scale bar in
(b) equals 200 nm. (c) Schematic illustrations showing structural changes of hybrid fibres generated
during tensile tests. Black rectangles, black lines and blue curved lines are RGOFs, SWNTs and PVA
chains, respectively.


5 :名無しのひみつ:2012/02/06(月) 18:01:01.17 ID:rjtt/g1f
ほほー、今回はねつ造じゃなければいいけどな。本当に作れたのなら大したもんじゃん


6 :名無しのひみつ:2012/02/06(月) 18:05:56.18 ID:uuLtHdt/
妙に防弾チョッキばっか一生懸命になってるな。


14 :H2:2012/02/06(月) 19:08:15.67 ID:PFuDXVeY
>>6 まあ、一応は戦争中(休戦ちゅうより事実上の停戦だわな、ありゃ)の国家だしねぇ。

「これから一杯作って最前線に配るから特許紛争は勘弁!」が本音かもしらんぞ。
正直にそう頼んで来れば考慮しなくもないのに、調子に乗って輸出して大儲け狙って、
結局は他国の防弾ベストメーカーと紛争になるような気がするが。


トヨタの急加速事故をNASAが再検証、スズのウィスカが一因か

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1 :依頼27-123@pureφ ★:2012/01/20(金) 22:42:41.71 ID:???
実装技術 カーエレクトロニクス:トヨタの急加速事故をNASAが再検証、スズのウィスカが一因か

急加速による事故が報告された2003年型「カムリ」のアクセルペダル位置センサーの一部で、
内部にスズのウィスカ(金属表面に成長するひげ状の結晶)が見つかった。アクセルペダルの
踏み込み方によっては、ドライバーの意に反した急加速が起きる可能性があるという。

 「アクセルペダル位置センサー(電子スロットルセンサー)の一部に、回路の短絡を引き起こす
可能性があるSn(スズ)ウィスカの発生が見られた」――NASA(米航空宇宙局)は、2011年9月に
メリーランド大学カレッジパーク校で開催された「国際スズウィスカシンポジウム(International
Tin Whisker Symposium)」で、トヨタ自動車製車両のアクセルペダル位置センサーを再検証
した論文を発表し、このように述べた。センサー内部でSnウィスカが発生すると、アクセルペダルの
踏み込み方によっては、ドライバーの意に反した急加速が起きる可能性があるという。

 Snウィスカは、急加速による事故が報告された2003年型「カムリ」のアクセルペダル位置セン
サーの他、同センサーと類似した機能を持つ2種類の部品でも発見されている。ただし、アクセル
ペダル位置センサー以外の部品について、動作の不具合は報告されていない。

 問題となっているアクセルペダル位置センサーは、2002~2006年型モデルのカムリに搭載
されている。NASAが再検証に使用したカムリは、8万2000マイル(約13万2000km)を走行した
ものだった。このカムリを提供したオーナーは、「アクセルペダルを踏んだら、『ガソリンが無い』と
応答が返ってきたり、突然猛スピードで発進したりするので、とても運転できる代物ではなかった」と
述べている。この車両のアクセルペダル位置センサーの内部には、少なくともウィスカが17カ所で
発生しており、そのうち1つは接続を短絡させていた。

再調査したアクセルペダル位置センサーの内部 Snウィスカによる短絡 自動車のアクセルペダル
位置センサーは、動作の信頼性を確保するためにアクセルペダルの位置の検知を2系統に
分けて行っている。左の写真は、再調査したアクセルペダル位置センサーの内部で、ポテン
ショメーターを2系統使用していることが分かる。これらのポテンショメーターの検知信号は、
それぞれ端子VPA1と端子VPA2から出力される。NASAの再調査では、右の写真のように
VPA1端子とVPA2端子の間がSnウィスカで短絡していた。出典:NASA

(画像はブラウザで)

自動車のアクセルペダル位置センサーは、動作の信頼性を確保するためにアクセルペダルの
位置の検知を2系統に分けて行っている。左の写真は、再調査したアクセルペダル位置センサー
の内部で、ポテンショメーターを2系統使用していることが分かる。これらのポテンショメーターの
検知信号は、それぞれ端子VPA1と端子VPA2から出力される。NASAの再調査では、右の
写真のようにVPA1端子とVPA2端子の間がSnウィスカで短絡していた。出典:NASA

 同センサーをさらに調査した結果、Snウィスカが発生する現象は、ある特定のロットで起きる
ことが判明した。Snウィスカによる回路の短絡がこれらの事故を引き起こしたとすれば、自動車
業界が掲げる安全性に対して懸念が生じることになる。

 NASAの30ページに及ぶ論文では、Snウィスカの物理的作用や、ウィスカ検出のガイドライン
などについても詳述している。

Rick DeMeis 翻訳:滝本麻貴/EE Times Japan 2012年01月11日 15時55分
http://eetimes.jp/ee/articles/1201/11/news083.html
Toyota accelerations revisited—hanging by a (tin) whisker
Rick DeMeis/EE Times 1/10/2012 12:08 AM EST
http://www.eetimes.com/design/automotive-design/4234246/Toyota-accelerations-revisited-hanging-by-a--tin--whisker

Electrical Failure of an Accelerator Pedal Position Sensor Caused by a Tin Whisker
and Discussion of Investigative Techniques Used for Whisker Detection
Henning Leidecker, Lyudmyla Panashchenko, Jay Brusse
5th International Tin Whisker Symposium 9/14/2011
http://nepp.nasa.gov/whisker/reference/tech_papers/2011-NASA-GSFC-whisker-failure-app-sensor.pdf

5 :名無しのひみつ:2012/01/20(金) 23:06:02.63 ID:e8QBVNvt
さすがNASA


6 :名無しのひみつ:2012/01/20(金) 23:12:40.92 ID:hU/UHmvk
8万2000マイルは日本だと廃車


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