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論文

Demonstration of heat resistant fiber Bragg grating sensors based on femtosecond laser processing for vibration monitoring and temperature change

西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也; 寺田 隆哉; 大道 博行

Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 9(3), p.221 - 224, 2014/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nanoscience & Nanotechnology)

耐熱FBGセンサをフェムト秒レーザー加工により製作し、原子炉配管の高温に適用した。このセンサを鋼板表面に実装し、共振条件での振動試験を実施した。本センサの耐熱性能は600$$^{circ}$$Cである。安定化波長可変レーザーを使用して原子炉の日常点検のモニタとして利用できることを試験した。このセンサを繰り返し歪み計測を行なえるよう振動鋼板に取り付けた。溶接、ロウ付け、半田付け、そして貴金属接着剤など、各種の取り付け方法について議論した。

論文

New instrumentation using a heat resistant FBG sensor installed by laser cladding

西村 昭彦; 寺田 隆哉; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 6 Pages, 2014/07

2007年より、原子力機構ではレーザー・光技術を用いた構造健全性の監視技術開発を実施してきた。超短パルスレーザー加工によるFBGセンサが最有力手段である。耐熱性を最も有効に活かすためにレーザー肉盛り加工により埋め込みを行った。ステンレス鋼材に溝加工を施した。熱源にはQCWレーザーを使用し、フィラーワイヤを溶接した。溶接ビードは良好なものとなった。FBGセンサはしっかりと固定されたが、反射スペクトルに劣化は認められなかった。FBGセンサは衝撃や音響振動を効果的に検出することができた。加熱により6nmの反射ピークのシフトが得られ、これは600度の温度上昇に相当する。FBGセンサを固定するための小型レーザー肉盛り装置についても紹介を行った。

論文

Demonstration of heat resistant Bragg grating by femtosecond laser processing for vibration monitoring

西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也; 寺田 隆哉; 大道 博行

Proceedings of 1st Smart Laser Processing Conference 2014 (SLPC 2014), 4 Pages, 2014/04

耐熱FBGセンサがフェムト秒加工により製作された。これらセンサを原子炉配管に適用するために、高温での振動試験が試みられた。このFBGセンサは600$$^{circ}$$Cでの耐熱性能を示した。波長可変レーザーを用いた周波数安定化検出システムが試験された。これは原子炉での日常点検における構造健全性の確認に役立つ。このFBGセンサは振動により歪が誘起された鋼板の上に取り付けられた。FBGセンサの金属モールドのため、溶接、ロウ付け、貴金属微粒子接着剤について考察を行った。

口頭

レーザ溶接部の検査技術開発

西村 昭彦; 寺田 隆哉; 山田 知典; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*

no journal, , 

われわれはレーザーによる精密スポット溶接部分の検査技術の開発を行っている。熱交換器伝熱管の突合せ溶接の内壁部分を検査に、複合型光ファイバスコープを用いて成功した。これに関連する技術は、以下の3つである。(1)渦電流探傷による高速検査、(2)内視鏡観察、(3)放射光によるX線吸収コントラスト計測。これらの技術は汎用性が高く産業プラントの保守保全に役立つ。

口頭

レーザー溶接時における耐熱FBGセンサの反射ピークの影響

西村 昭彦; 寺田 隆哉; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也; 伊尾木 公裕*

no journal, , 

原子力機構では、レーザー技術を中心とした各種の保守保全技術を推進中である。配管の振動監視としては超短パルスレーザー加工を用いたFBGセンサシステムの開発を進めている。これまでの開発により、FBGセンサ自体の製作に目途をつけることができた。現在500度以上での耐久性試験と配管への実装方法の開発が喫緊の課題である。今回、レーザー溶接によりFBGセンサを鋼材に埋め込み固定することに成功した。ここでは、レーザー溶接が耐熱センサに与える熱影響について報告する。

口頭

狭隘部における三酸化タングステン結晶を用いた水素検知技術に関する研究

橘内 大輔; 古山 雄大*; 西村 昭彦; 山本 春也

no journal, , 

原子力発電所において水素濃度は厳重に管理されているが、発電所内の配管内の観察や工作にあたって、局所的な水素濃度計測技術の開発が安全性の面から必要である。現在、福島第一原子力発電所では、炉心内部で核燃料デブリの放射線により水が分解し、水素が発生していることから、LIBSやレーザー切断などに先行して、炉内の水素濃度を測定することが必要とされている。酸素濃度の測定にあたっては水素との反応により吸光度の変化する三酸化タングステンをスパッタ蒸着させた薄膜基板を用いた。実験として、結晶周囲の環境を大気から水素1%窒素99%の希釈ガスに変化させ、赤外光源(波長:850nm)に対するピーク反射強度の時間的変化を測定した。結果、ガス供給を行うと次第に反射強度が落ち108秒後に強度は大気中の73%に低下し、その後1時間一定であることを確認した。

口頭

X-ray characterization of short pulse laser illuminated hydrogen storage alloys having very high performance

大道 博行; 阿部 浩之; 菖蒲 敬久; 下村 拓也; 徳平 真之介*; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 西村 昭彦; 内田 裕久*; 大島 武

no journal, , 

水素吸蔵合金の更なる特性向上を目指し、材料表面に対し、短パルスレーザー照射技術を利用することによって、表面構造変化や水素吸蔵量、水素吸蔵初期反応速度の変化について測定し、レーザー照射についてそれら相関を調べた。これまで、水素吸蔵合金などにイオン照射や電子線照射といった荷電粒子線照射により表面層に高密度欠陥を生成させることや表面層を活性状態にすることで、初期水素吸蔵速度が向上することを明らかにしている。これらの知見と合わせ、X線を用いた解析を行いレーザー照射による水素吸蔵能向上について報告する。

口頭

Multifunctional optical probe for the investigation in radiation harsh conditions

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。

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