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論文

Fabrication of super electromagnetic coil support using HIP diffusion bonding

高橋 正和*; 増尾 大慈*; 高野 克敏; 小泉 徳潔

Proceedings of 11th International Conference on Hot Isostatic Pressing (HIP 2014), 4 Pages, 2014/06

TFコイル構造物は高さ16.5m,幅9mの大型構造物であるが、数mmの高精度な製作公差で製作する必要がある。また、大型構造物の製作方法は、無垢材のオーステナイト・ステンレス鋼から機械加工による削り出しによって製作する方法が採用されているが、本方法は材料の歩留まりが悪く、長時間の機械加工時間を要することから非合理的である。このため、原子力機構では、高精度で合理的な製作方法を開発するため、熱間等方加圧(HIP)による拡散接合を用いた大型構造物の製作技術開発を進めている。技術開発の結果、材料歩留りを約50%、加工時間を約40%合理化できるとともに、高精度な寸法公差を達成し、HIPによる大型構造物の製作が有効であることを示した。

論文

熱間等方加圧(HIP)拡散接合法による核融合炉超電導コイル用ラジアル・プレートの製作技術開発

高野 克敏; 小泉 徳潔; 増尾 大慈*; 夏目 吉久*

溶接学会論文集(インターネット), 32(1), p.8 - 14, 2014/03

TFコイルの巻線部で使用するラジアル・プレート(RP)は、完全オーステナイト・ステンレス鋼で製作された高さ13m, 幅9m, 厚さ10cmの大型構造物であるにも拘わらず、数mmの高精度な製作公差が求められるとともに、4Kにおいて高強度な機械特性を満足する必要がある。また、TFコイルの製作はITER計画における製作工程を満足するため数週間に1枚のRPを製作する必要があり、RPの製作は効率的手法を採用する必要がある。このため、原子力機構は、RPの製作方法として、厚肉のステンレス鋼板から、機械加工でRPを10分割した部分セグメントを製作して、これらを溶接して組み立てる製作手法を主案としている。一方、本方法で製作するRPセグメントは、材料の歩留まり、機械加工の観点から無駄が多く、合理的な製作手法を開発することが求められている。そこで、原子力機構では、熱間等方加圧(HIP)による拡散接合法を用いたRPセグメントの製作技術の開発を進めてきた。開発の結果、従来の製作方法と比べて材料が約半分に、機械加工の切削量が約1/3に低減できるとともに、高精度な製作精度を達成した。また、要求値を満足する機械特性を得ることができ、技術的に有効な製作手法であることを示すことができた。

論文

Design of lower divertor for JT-60SA

櫻井 真治; 東島 智; 林 孝夫; 芝間 祐介; 増尾 大慈*; 尾崎 豪嗣; 逆井 章; 柴沼 清

Fusion Engineering and Design, 85(10-12), p.2187 - 2191, 2010/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:56.14(Nuclear Science & Technology)

「幅広いアプローチ活動」におけるサテライトトカマクと国内計画の共同計画として臨界プラズマ試験装置JT-60SAの主要機器の製作が開始された。高加熱パワーでの長パルス放電に対応するため、すべてのプラズマ対向機器は水冷されるとともに、将来の高放射化時には遠隔保守装置での修理点検が必要となる。JT-60SAの下側ダイバータはITERと同様に垂直ダイバータターゲットとプライベートドームを有し、トロイダル方向に10度の幅を持つ36個のカセットから構成される。熱負荷が2MWm$$^{-2}$$以下の領域には水冷ヒートシンクに炭素アーマタイルをボルト固定する。10-15MWm$$^{-2}$$の高熱負荷領域には、ITERと同様のCFCモノブロックターゲットを試験的に導入する。ダイバータカセットの基本設計及び電磁力及び構造解析結果等について報告する。

口頭

JT-60SAの下側ダイバータの設計と開発

櫻井 真治; 東島 智; 芝間 祐介; 林 孝夫; 尾崎 豪嗣; 正木 圭; 増尾 大慈*; 柴沼 清; 逆井 章; JT-60SAチーム

no journal, , 

JT-60SAの下側ダイバータには最大で15MW/m$$^{2}$$に達する熱負荷の除熱能力と遠隔保守への対応が要求される。放射促進による熱負荷低減のため、ITERと同様に垂直ダイバータターゲットとVコーナー付きのプライベートドームを採用する。水平大口径ポートからの搬入出が可能なように、トロイダル方向に10度の幅を持つ36個のカセットから構成され、各カセットは真空容器底部の3か所の固定座で支持される。カセットには遠隔保守装置で切断と溶接が可能な配管接続部を設け冷却水ヘッダと接続する。ダイバータ板は運転初期には、おもに水冷ヒートシンクにCFCタイルをボルト固定した方式を用いるが、ロウ付けによるCFCモノブロックターゲットを部分的に導入し、加熱装置の整備に合わせて置換していく。本講演では、遠隔保守対応設計の詳細,ヒートシンクの熱応力解析,電磁力及び構造解析の結果と、ヒートシンクやモノブロックターゲットの試作試験結果などについて報告する。

口頭

Application of HIP diffusion bonding technique in the development of nuclear fusion reactor

増尾 大慈*; 宇野 毅*; 高野 克敏; 濱田 一弥; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫

no journal, , 

ITER TFコイル用ラジアル・プレート(RP)は、高さ13m,幅9m,厚さ10cmの大型構造物であるが、数mmの高精度の公差で製作することが要求されている。RP製作は、厚肉のステンレス鋼板から、機械加工で部分セグメントを製作して、これらを溶接する方法を主案として、実規模試作による製作性の検証を進めた。一方、本方法では、材料の歩留まりが約2割と非効率的であるため、さらなる合理化が望まれる。そこで、原子力機構は、本試作と並行して熱間等方加圧(HIP)による拡散接合を用いたRPセグメントの製作技術の開発を進めてきた。その一環として、モックアップによる試作試験を実施するとともに、HIP接合界面の機械特性及び品質確認試験を行った。本試作の結果、材料の歩留まりを約半分に合理化でき、機械加工では切削量を約1/3に低減できることが可能となった。また、HIP接合界面の表面処理、及びHIP処理条件を最適化することにより、機械特性についても要求値を満足する見通しを得ることができた。

口頭

熱間等方加圧によるTFコイル・ラジアル・プレートの製作技術開発

高野 克敏; 小泉 徳潔; 増尾 大慈*; 夏目 吉久*

no journal, , 

原子力機構は、ITER計画において、トロイダル磁場(TF)コイルの製作を担当する。TFコイルの巻線部に使用されるラジアル・プレート(RP)は、完全オーステナイト・ステンレス鋼で製作された高さ13m,幅9m,厚さ10cmの大型構造物となる。RPは10分割したRPセグメントを溶接して組立てる計画であるが、数mmの高精度な製作公差が要求されており、合理的で高精度なRPセグメントの製作技術が必要である。RPセグメントの製作方法は、ステンレス鋼の平板から機械加工でRPセグメントを製作する方法が主案となっている。一方、本方法では、材料歩留まり、機械加工の観点から無駄が多く、前記のような高精度な寸法公差を満足し、さらに合理化した製作法を開発することが求められている。そこで、原子力機構では、並行して、熱間等方加圧(HIP)による拡散接合を用いることで材料歩留まりを改善したRPセグメントの製作法、及び拡散接合部の機械特性を満足する接合条件の開発を進めてきた。開発の結果、材料歩留まり、及び機械加工を改善できるとともに、拡散接合部の接合条件を最適化することにより、4Kでの要求値(耐力:900MPa,靱性値:180MPa$$sqrt{m}$$)を満足する機械特性を達成した。

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