ミリ秒kW級レーザーパルスと金属、金属酸化物との相互作用; 加工の基礎

Interaction of millisecond kW-class laser pulses with metals and metal oxides; Fundamentals of processing

大道 博行*; 山田 知典

Daido, Hiroyuki*; Yamada, Tomonori

福島の廃炉と復興への貢献は国民的課題となっている。これを目的とした原子力機構の公募事業の一つとして採択された"レーザー加工により発生する微粒子の解析と核種同定手法の開発"(代表 長谷川秀一東京大学教授)に筆者らは2018年度から2021年度まで分担者として参加し、レーザーと各種レーザー照射ターゲットとの相互作用の観察と評価・解析に関する研究を行った。本報告では筆者らが分担した研究成果に関し概要を紹介する。実験では照射チェンバー内に設置した試験体に対しレーザー照射を行い、高速度カメラとHe-Neレーザーを用いて影絵撮影を実施した。実験結果の一例として、金属(ステンレス鋼)及び金属酸化物(ジルコニア)の影絵撮影、レーザー照射後の照射痕、レーザー照射パワーと噴出質量の関係を示し、レーザーと金属、金属酸化物との相互作用について考察を行った。この成果は、福島第一原子力発電所の廃炉技術に資するに留まらず、レーザー加工技術やレーザー相互作用研究にも資すると考えられる。

The decommissioning of Fukushima and the contribution to reconstruction have become national issues. The authors participated in the "Analysis of fine particles generated by laser processing and development of nuclide identification method" (represented by Professor Shuichi Hasegawa of the University of Tokyo), which was adopted as one of the JAEA's publicly solicited projects for this purpose, from FY 2018 to FY 2021 as a subcontractor, The authors conducted research on the observation, evaluation and analysis of the interaction between lasers and various laser-irradiated targets. This report outlines the results of the research in which the authors took part. In the experiments, laser irradiation was carried out on test specimens set up in an irradiation chamber, and shadowgraphs were taken using a high-speed camera and a He-Ne laser. As an example of the experimental results, shadowgraphs of metal (stainless steel) and metal oxide (zirconia), irradiation traces after laser irradiation, and the relationship between laser irradiation power and jet mass are shown, and the interaction between the laser and the metal or metal oxide is discussed. The results will not only contribute to the decommissioning technology of the Fukushima Daiichi NPP, but also to laser processing technology and laser interaction research.