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伊東 富由美; 西村 昭彦
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(4), p.667 - 672, 2013/12
溶接部の検査技術として蛍光磁性粉を用いた磁気探傷法が挙げられる。伝熱管の検査技術に磁気探傷法を適応するためには、複雑な形状及び深さが数
m以上の欠陥でも検出可能という長所を活かしつつ、伝熱管内に磁性粉を散布するという短所の改善が必要である。ここではミリメートルサイズの欠陥に磁性粉を集合するため、磁性粉を含有したmサイズのカプセルを作製した。このカプセルを配管に適応するための磁粉探傷試験、低エネルギーのレーザーブレイクダウン分光、複合型光ファイバによる目視観察等の要素技術の組合せを実施した。
伊東 富由美; 西村 昭彦
E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 4(2), p.57 - 63, 2012/08
溶接部欠陥の検査技術の1つとして蛍光磁粉を用いた磁粉探傷試験がある。伝熱管の検査技術に適用する磁粉探傷試験を高度化するため、複雑な形状及び深さが数m以上の欠陥でも検出可能という特徴を活かしつつ、伝熱管内に磁粉を散布するという短所の改善が必要である。ここではミリメートルサイズの欠陥に磁粉を集合するため、磁粉を内包したマイクロメートルサイズのカプセルの作製を行った。この作製したマイクロメートルサイズのカプセルは磁力線に集合することを確認した。これにより磁粉の回収が容易となり、高経年化する軽水炉の検査技術に役立つ手法となる。
伊東 富由美; 西村 昭彦
日本保全学会第6回学術講演会要旨集, p.551 - 553, 2009/08
溶接部の検査技術として蛍光磁性粉を用いた磁気探傷法が挙げられる。伝熱管の検査技術に磁気探傷法を適応するためには、複雑な形状及び深さが数m以上の欠陥でも検出可能という長所を活かしつつ、伝熱管内に磁性粉を散布するという短所の改善が必要である。ここではミリメートルサイズの欠陥に磁性粉を集合するため、磁性粉を含有したmサイズのカプセルを作製した。この作製したマイクロカプセルは磁力線に集合することを確認した。これにより磁性粉の回収が容易となることから高経年化する軽水炉や今後のFBRの伝熱管の保守安全に役立つ手法となる。
冨吉 健太郎; 伊東 富由美; 寺田 隆哉; 岡 潔; 西村 昭彦
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、レーザーと複合型光ファイバを組合せた検査補修機器開発を進めており、原子力施設の安全性向上とレーザー低侵襲医療装置開発の両分野に展開しつつある。原子力施設については、配管検査・補修技術としてパルスレーザーによるLIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)と、エネルギー伝送と画像伝送が同軸に行える複合型光ファイバを組合せた専用カップリング装置の開発を行ってきた。この装置は、配管狭隘部での破損部分のレーザー溶接やパルスレーザー蒸発によるクリーニングへの応用も図っている。専用カップリング装置は光ファイバと先端部を切り替えることにより、目的に応じた観察及び補修を行うことができる。この技術を応用し、福島第一原子力発電所の損傷炉心内部調査を行うプローブヘッドの開発を目的として防水スコープの試作を行った。防水スコープは、広角レンズと縮小光学系により構成され、最大72度の視野角を有しており、また、10mmから10mまでの測定が可能である。また、水中観測機能が必要と思われるので、今回試作した防水スコープを3mの水槽に沈めて水中撮影を行い、測定距離10mmでの近接撮影に成功した。
伊東 富由美; 西村 昭彦; 冨吉 健太郎
no journal, ,
メンテナンスのためのファイバカップリング装置を開発した。小型装置内に広角イメージによる対象物の観察機能、分光器による元素分析技術、レーザが組込まれており、対象物はこの装置によって観察・分析が行われた。分光器による元素分析技術において、発生したプラズマ光は2つの方法により分光器に導いた。一つは、複合型光ファイバのイメージ伝送部から導いた。もう一つは試験片に対して45度の位置に置いた広角スコープを通じてである。試験片はアーク水中溶接により作製した酸化ジルコニウム板である。この酸化ジルコニウム板のLIBS結果は広角スコープを用いて分光器に取り込んだ方が高い分解能が得られた。一方、広角レンズと縮小光学系により構成された防水広角スコープは、スコープ先端の広角レンズ部を擬似的に気中にするため、壁面にLED照明の付いたアクリルパイプを取付けた。10万本イメージファイバ先端部に装着した広角スコープを電動ウィンチで降下し、水槽底にある溶接ブロックの水中観察を行った。その結果、水槽に投入直後、水槽全体の様子を捉えることができ、また降下とともにブロックの位置が特定できた。講演ではこの装置の工業利用について議論する。
寺田 隆哉; 伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
レーザー伝送用ファイバと画像伝送用ファイバを同軸上に束ねた複合型光ファイバを用い、1インチ配管内においてレーザー肉盛り溶接、画像観察および分光分析が可能な装置、技術の開発に取り組んでいる。肉盛り溶接ではミリ秒パルスレーザーを用い、ワイヤ送給による連続的な溶接を実現した。肉盛り溶接の成功にはワイヤ、母材、レーザー照射位置を狭隘空間において一致させることが重要であり、画像による確認とワイヤ母材間の電圧計測によりこの課題を克服した。また、同装置においてナノ秒パルスレーザーを肉盛り溶接後のサンプルに照射、LIBS分析により母材と溶接部の組成の違いを確認することに成功した。本技術は高経年化した原子力プラントや石油化学プラントの配管保守保全への適応が期待される。
伊東 富由美; 冨吉 健太郎; 西村 昭彦; 伊藤 主税; 山下 卓哉; 大道 博行; 杉山 僚
no journal, ,
原子力機構では様々なレーザパルス幅の物理現象を活かしてレーザ加工技術の原子力応用を進めている。圧力容器内の核燃料のほとんどが格納容器底部に溶融落下した福島原子力発電所1号機の状況把握のため、高温・高線量・汚濁水中にある核燃料デブリの形状と組成を調査する新型プローブの開発に着手した。ここではナノ秒レーザパルスを用いたLIBSによる元素分析と防水広角スコープによる水中観察について報告する。
伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
平成23年3月11日の大震災と福島原子力発電所事故を境に原子力の安全基準が見直される中で、今後は一層の安全性向上が求められる。そこで我々はレーザー誘起ブレイクダウン分光(LIBS), 防水型スコープ, 磁粉探傷技術(MT)及び蛍光磁粉内包カプセル等を組み合わせた新たな技術開発を進めている。原子炉熱交換器では、冷却系配管内壁の酸化膜は腐食防護やトリチウム環境放出の観点から、適正な管理が必要である。原子炉より高温で使用される石油化学プラントでは一層厳しい環境に置かれている。本報では防水型スコープや磁粉内包マイクロカプセルによる目視観察、およびLIBSによる組成分析について述べる。
伊東 富由美; 西村 昭彦; 冨吉 健太郎; 伊藤 主税; 大道 博行; 杉山 僚
no journal, ,
複合型光ファイバスコープを用い、CWレーザだけでなくパルスレーザの導光可能なカップリング装置を作製および基礎試験を行なった。このカップリング装置には分光器を組み込み、対象物表面をレーザ照射した際に発するプラズマ光の分光計測が可能である。しかし、水中ではレーザアブレーションにより生成したプラズマが水により急激に冷却されるため、発光を効率よく観察することが困難である。そこで水中において対象物表面をレーザ照射した際に発するプラズマ光を容易に取得するため、対象物表面の一部を圧空で排水し、擬似的に気相雰囲気下にする機能を付加した。さらに、
1mmの複合型光ファイバスコープの視野拡大のため、ファイバ先端部に防水機能をもつ広角光学系を取り付けることで、水中の対象物を的確に捉えることが可能となった。本報告ではこれらの要素技術の開発結果と適用例について報告する。
西村 昭彦; 古山 雄大*; 伊東 富由美*; 伊藤 主税; 内藤 裕之; 大場 弘則; 山本 春也; 若井田 育夫; 杉山 僚
no journal, ,
放射線過酷環境下として福島第一原子力発電所の炉心溶融事故を起こした1から3号機を対象として、それらの格納容器内部を調査する光プローブシステムの開発について報告する。これまで開発した技術は、耐放射線光ファイバスコープとレーザーブレイクダウン分光技術である。今回、新たに付加する機能として、遠隔からの水素検知機能と放射線シンチレーション発光を利用した線量測定機能の2種類である。水素検知については、窒素希釈の1%濃度の水素濃度に反応した。放射線については10kGy/hr程度の高線量においても飽和することなく測定ができることが示された。今後は、定量的な校正とロボットアームへの実装を行う。
伊東 富由美; 西村 昭彦; 島田 幸洋; 石川 寛子
no journal, ,
レーザーピーニングは、原子炉の炉心シュラウドの溶接部に発生する応力腐食割れの抑制のために実用化されている技術であり、部材表面にレーザーをあてることにより表面の残留応力の改善を行っている。しかしながら、レーザーピーニングによる蒸気発生器(SG)伝熱管内のスケール除去には用いられていない。そこで、この技術をSG伝熱管内壁に付着したスケール除去に利用することを試みた。加えて、スケール除去の進捗状況を確認するため音響計測も行うことにした。
伊東 富由美; 西村 昭彦; 乗松 孝好*; 長井 圭治*
no journal, ,
核融合エネルギーは地球温暖化・化石燃料問題等を解決する手段のひとつであり、大阪大学レーザーエネルギー学研究センターでは慣性核融合反応と呼ばれる研究が進められてきた。一方、核融合反応を起こすために燃料ターゲットとレーザーの制御は極めて重要であり精度向上の研究も並行に進められてきた。以前、発表者は燃料ターゲット開発に携わっており、この成果を応用することで保全学に貢献することが可能となる。本報告ではこの応用方法について述べる。
西村 昭彦; 伊東 富由美; 寺田 隆哉; 冨吉 健太郎; 岡 潔
no journal, ,
原子力分野におけるレーザープロセスの適用を進めている。特に、プラントの検査補修及び廃止措置において、超短パルスレーザーから高出力CWレーザーにかけて、各々のレーザー光と物質の特性に合わせた工学応用分野を推進している。高経年化する軽水炉の保守保全技術として、ナノ秒パルスレーザーを組み込んだ小型可搬の検査補修装置が有用である。これまで、レーザー光と画像の伝送を双方向に行える複合型光ファイバとナノ秒パルスレーザーを組合せることで、狭隘部分の観察とパルスレーザー分光分析がその場で行える装置概念について報告した。プラズマ生成が有効となる10GW/cm
領域では、レーザー光伝送のための光学材料の耐性が装置開発の制限となる。現在、複合型光ファイバとパルスレーザー及び小型レーザートーチの組合せにより、配管内部を観察しレーザー分光が可能な試作機の開発に成功した。低クロム鋼,銅,アルミニウムなどの金属片をサンプルとして、元素分析のデモンストレーションに成功した。
冨吉 健太郎; 伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
原子炉配管では溶存酸素と水流により徐々に腐食と減肉が進行するため、日常点検においてその進行度合いを把握することが重要である。これに役立つ小型可搬の保守保全装置として、パルスレーザーによるLIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)と、エネルギー伝送と画像伝送が同軸上にある複合型光ファイバーを組合せた専用カップリング装置がある。加えて、レーザートーチを複合型光ファイバ先端に組込むことにより配管壁面にレーザー照射が可能となり、狭窄部へのアクセスデバイスとなる。これらを統合したシステムを用いることにより狭窄部の検査補修技術の高度化を目指す。
寺田 隆哉; 伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
狭隘部における二種類のレーザープロセシング技術開発に取り組んでいる。一つはナノ秒パルスレーザーを用いた表面クリーニングとLIBSを行う技術、もう一つはCWレーザーを用いた肉盛り溶接技術である。レーザー伝送用ファイバの周囲に画像伝送用ファイバを配置した複合型光ファイバシステムにより狭隘部での画像観察とレーザー照射を実現している。高経年化プラントへの適用を見据えた取り組みについて報告する。
寺田 隆哉; 伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
We developed two brand new devices. One is an inspection machine with surface cleaning and LIBS by a nanosecond pulsed Nd:YAG laser. Another is a cladding machine for heat exchanger tubes by a CW Yb-doped fiber laser. In both cases, a composite-type optical fiber system successfully delivered the laser beams to limited tubular space. The pulsed laser beam repetitively ablated the oxide layer and atomic emission lines were analyzed by a spectrometer simultaneously. The CW fiber laser cladding with wire feeding was performed to fill up the inner wall wastage. We are proposing to apply our technologies to plant maintenance.
伊東 富由美; 西村 昭彦; 寺田 隆哉; 島田 幸洋
no journal, ,
イメージ伝送ファイバとエネルギー伝送ファイバを組込んだ複合型ファイバとレーザー誘起ブレイクダウン分光(LIBS)を用いることにより、狭窄部分の観察を効率よく実施することが可能である。これにより、遠隔による成分分析が容易となる。加えて、酸化膜が金属表面に存在する場合、この酸素に起因するピークの有無により酸化膜の除去を確認することができる。さらに1パルスあたりの深さをあらかじめ計測しておくことにより、LIBSによる酸化膜の厚みを確認することが可能である。この技術は酸化膜だけでなく欠陥部の深さ等を確認することも容易となる。
伊東 富由美; 西村 昭彦; 冨吉 健太郎; 伊藤 主税; 杉山 僚
no journal, ,
原子力機構では、高経年化プラントの検査・補修技術としてレーザー誘起ブレイクダウン分光(LIBS)と、エネルギー伝送と画像伝送が同時に行うことのできる複合型光ファイバを組合せた専用カップリング装置の開発を行った。この装置とレーザーの種類により、配管狭隘部での破損部のレーザー溶接や表面クリーニングの応用研究が進められている。一方この技術を応用し福島第一BWRの炉心溶融事故に適応することを検討している。溶融炉付近では高い放射線下であるため遠隔操作でのモニタリングが重要である。今回は溶融炉までの状況確認のための防水広角スコープの要素技術及び溶融炉の状況確認のためのLIBSの要素技術について報告する。
寺田 隆哉; 橘内 大輔; 西村 昭彦; 伊東 富由美*
no journal, ,
In Japan there are a lot of aging plants which have wearing parts and wall thinning tubes and require major maintenance and repairs. The efficient method is required to repair all of them in various spaces. A laser processing is a promising technology. We have been developed a compact laser cladding system to use in facilities in operation. And we developed a inspection probe to measure a shape of 1inch tube inside before and after laser cladding.
伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
プラントの維持管理において非破壊的に伝熱管の欠陥を検出することが最重要課題である。非破壊検査の一つである磁粉探傷試験は、複雑な形状及び数m以上の欠陥でも検出可能という長所と試験体に磁粉液を散布する必要があるという短所がある。この長所を活かしつつ短所の改善を行うために、蛍光磁粉液を内包したマイクロカプセルを作製した。このマイクロカプセルは欠陥形状の観察終了後に逆側から磁界を印加する・欠陥部を洗浄することにより容易に除去することができ、その後の補修作業の飛躍的な効率の向上が期待できる。
