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耐照射損傷性炭素複合材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 07555485
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 複合材料・物性
研究機関茨城大学

研究代表者

奥 達雄  茨城大学, 工学部, 教授 (90224146)

研究分担者 曽我部 敏明  東洋炭素(株), 大野原技術開発センター, 主任
白石 稔  工業技術院資源環境技術総合研究所, 首席研究官
車田 亮  茨城大学, 工学部, 助手 (60170099)
今村 好男  茨城大学, 工学部, 講師 (20007777)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
900千円 (直接経費: 900千円)
1996年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード核融合プラズマ対向機器 / 炭素繊維 / 中性子照射 / イオン照射 / 微細組織 / 照射損傷効果 / 炭素複合材料 / 引張特性 / 微細構造 / 照射損傷 / 寸法変化 / 力学特性
研究概要

核融合装置または核融合炉のプラズマ対向機器用材料としての炭素複合材料の高温における耐浸食性を向上させるためには、高温照射下での熱伝導性の良好なものが望ましい。炭素複合材料は炭素繊維とマトリックスから構成されており、一般的に炭素繊維の黒鉛結晶化度がマトリックスの結晶化度より低いのが、普通である。また、炭素材料に及ぼす照射効果は結晶性の低い方が一般に大きいので、炭素複合材料の耐照射損傷性を高めるには、照射に対してできるだけ安定な炭素繊維を用いることが重要である。このような考え方を基礎にして、いろいろな微細構造をもつ炭素繊維を入手し、それらの寸法、強度等に及ぼす中性子照射の影響を検討した。炭素繊維としては、メソフェーズピッチ系で微細構造の異なる4種類の繊維、ピッチ系炭素繊維2種類、PAN系炭素繊維3種類の合計9種類を用いた。中性子照射は、JMTRにおいて150-180°Cで、(2.0-2.7)x10^<24>n/m^2(E>0.18MeV)まで行った。その結果、切欠きつきラジアル構造の繊維は切欠きの角度が減少した。これは結晶子層面方向に照射により膨張した結果を反映しているものと考えられる。炭素繊維断面の直径は大部分増加していたが、減少しているものもあった。また、一般に、熱処理材の方が未熱処理材よりも照射による変化が小さいことが明らかとなった。引張り強さは1種類を除いてすべて照射により減少した。これは、内部き裂の生成、繊維軸方向の繊維結晶の切断等によるものと推察される。
また、AVFサイクロトロンを用いて175MeV-1μAのアルゴンイオンを約400分及び200分照射した。照射後、断面寸法測定、引張り試験等を行った。その結果、表面の損傷が大きくなり、断面の直径が減少し、強度は増加することが分かった。
以上の結果を総合して、炭素繊維としては、切欠き付きメソフェーズファイバーまたはピッチファイバーを用いた複合材料が耐照射損傷性がよいことが分かった。試作したピッチファイバーからなるC/Cコンポジットのイオン照射及び中性子照射を実施し、今後照射後試験を行い、耐照射損傷性を評価確認する予定である。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (23件)

  • [文献書誌] T.Sogabe,K.Kuroda,T.oku: "Effect of the To-addition on gar permeability of the Cu-impregnated high-density isotropic graphite" CARBON. 34.9. 1154-1156 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Oku,A.Kurumada,T.Sogabe T.Oku: "Effect of Metal Impregnation on the Thermal Conductivity of Carbon Materials" Extended Abstracts of the European Carbon Conf. "Carbon 96" Newcastle V.K.1. 234-235 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 出戸,奥,今村,車田,川又,鈴木,市川: "炭素繊維の組織と力学特性の評価に関する研究" 茨城講演会講演論文集. 143-144 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Oku,T.Hoshino,A.Kurumada,T.Sogabe: "An Evaluation of Mechanical Properties for Carbon Materials by Hardness Tests" Proc.of the Asian-Pacific Conf.on Strength of Materials and Structures,Beijing,china. 26-30 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 出戸,奥,車田,川又: "炭素繊維の組織と力学特性に及ぼす中性子照射の影響" 第23回炭素材料学会年会要旨集. 84-85 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Oku,T.Hiraoka,K.Kuroda: "Improvement of Thermal Conductivity of Carbon Materials due to Addition of Metal Particles" J.Nucl.Sci.& Tech.32.8. 816-818 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sogabe, K.Kuroda, T.Oku: "Effect of the Ti-addition on gas permeability of the Cu-impregnated high-density isotropic graphite" Carbon. vol.34, No.9. 1154-1156 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Oku, A.Kurumada, T.Sogabe, T.Oku, T.Hiraoka, K.Kuroda: "Effect of Metal Impregnation on the Thermal Conductivity of Carbon Materials, Extended Abstracts of the European Carbon Conference" "Carbon 96", Newcastle, UK. 234-235 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Deto, T.Oku, Y.Imamura, A.Kurumada, K.Kawamata, S.Suzuki, M.Ichikawa: "Study of Evaluation of Microstructures and Mechanical Properties of Carbon Fibers (In Japanese)." Proc.of Ibaraki Meeting, JSME,Sept.143-144 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tatsuo Oku, Takashi Hoshino, Akira Kurumada, Toshiaki Sogabe: "An Evaluation of Mechanical properties for Carbon Materials by Hardness Tests" Proc.of the Asian-Pacific Conference on Strength of Materials and Structures, Oct.26-30 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Deto, T.Oku, A.Kurumada, K.Kawamata: "Effects of Neutron Irradiation on the Microstructures and Mechanical Properties of Carbon Fibers (In Japanese)." Extended Abstracts of the Annual Meeting of the Japanese Carbon Society, Dec.84-85 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Oku, T.Hiraoka K.Kuroda: "Improvement of Thermal Conductivity of Carbon Materials due to Addition of Metal Particles" J.Nucl.Sci.& Tech.32.8. 816-818 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Oku, Y.Imamura, A.Kurumada, K.Kawamata, T.Deto, S.Suzuki, M.Ichikawa: "Effect of Neutron Irradiation on the Microstructures and Tensile Properties of Different Carbon Fibers" Sci.Rep.RITU. Ser.A. (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sogabe,K.Kuroda,T.Oka: "Effect of the Ti-addition on gas permeability of the Cu-Tmpregnated high-donsity isotropic graphite" CARBON. 34・9. 1154-1156 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] T.Oku,A.Kurumada,T.Sogabe,T.Oku: "Effect of Metal Impregnation on the Thermal Conductivity of Carbon Materials" Extended Abctracts of the European Carbon Conf."Carbon 96" Newcastle,U.K.1. 234-235 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 出戸、奥、今村、車田、川又、鈴木、市川: "炭素繊維の組織と力学特性の評価に関する研究" 茨城講演会講演論文集. 143-144 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] T.Oku,T.Hoshino,A,Kurumada,T.Sogabe: "An Evaluation of Mechamical Properties for Carbon Materials by Hardness Tests" Proc.of the Astan-Pacific Conf.on Strength of Materials and Structures,Beijing,China. 26-30 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 出戸、奥、車田、川又: "炭素繊維の組織と力学特性に及ぼす中性子照射の影響" 第23回炭素材料学会年会要旨集. 84-85 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] T.Oku,T.Hiraoka,K.Kuroda: "Improvement of Thermal Conductivity of Carbon Materials due to Addition of Metal Particles" J.Nucl.Sci.& Tech.32・8. 816-818 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] T. OKU, T. HIRAOKA, K. KURODA: "Improvement of Thermal Conductivity of Carbon Materials due to Addition of Metal Particles" J. Nuclear Science and Technology. 32. 816-818 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 奥,平岡,曽我部,黒田: "炭素複合材料の熱伝導率の及ぼす諸因子の影響" 炭素TANSO. 1995. 280-285 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 宇賀地,奥,石山,衛藤: "炭素複合材料の機械的性質に及ぼす照射効果" 日本機械学会論文集[A編]. 62. 10-17 (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 奥,車田,川又,川西,佐々木,角: "炭素繊維の組織と引張り特性に及ぼす中性子照射の影響" 共同利用研究経追報告書. (第14回). (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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