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論文

A Consideration on the use of shear waves to improve the sensitivity of an optical ultrasonic sensor for under-sodium viewers

猿田 晃一; 白濱 卓馬*; 山口 智彦; 上田 雅司

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 10(2), p.1 - 8, 2018/08

The present work is intended to investigate shear waves induced on stainless steel diaphragms by the incidence of ultrasonic waves, with the main emphasis on the understanding of the generation mechanism of the resultant second wave, in order to explore the possible use of the shear waves for improvement of the sensitivity of an optical ultrasonic sensor used for under-sodium viewers. The response of the diaphragms exposed to ultrasonic waves with different pressure profiles is measured by a heterodyne interferometer to examine the location where the shear waves are excited. The generation of the second wave is interpreted on the basis of interference of these shear waves. The effectiveness of the use of the shear waves is demonstrated by an improved sensitivity of 0.26 nm/kPa for a 3-mm-diameter and 5-$$mu$$m-thick diaphragm. This sensitivity is approximately 7 times as high as the sensitivity achieved with the first wave, which is the displacement of the diaphragm caused by directly incident ultrasonic waves.

論文

Development of a hybrid ECT sensor for JSFR SG double-wall tubes

山口 智彦; Mihalache, O.

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(11), p.1201 - 1214, 2017/11

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

A new design has been adopted for the steam generators (SG) tubes of the Japan Sodium-cooled Fast Reactor (JSFR) using double-wall tubes. This paper estimates and assesses the effectiveness of detecting defects in SG double-wall tubes of the JSFR by using combined high-frequency eddy current testing (ECT) and low-frequency remote field eddy current (RF-ECT) sensors. We confirm that the proposed hybrid ECT sensor is highly sensitive to small defects, fatigue cracks, and other defects even when located under support plates of tubes. The parameters of the hybrid ECT sensor are designed and optimized to detect small defects using accurate numerical simulations based on the finite element method (FEM), using an in-house developed code. The sensitivity and high performance of the hybrid ECT sensor was validated with experimental measurements.

論文

R&D of multi-frequency ECT algorithms for FBR SG tubes

Mihalache, O.; 山口 智彦; 白濱 卓馬; 上田 雅司

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 9(2), p.60 - 65, 2017/08

The adherence of sodium on the external surface of steam generator tubes (SGs) of Fast Breeder Reactors (FBR) adds an additional level of complexity in the in-service inspection (ISI) of SGs using eddy current testing (ECT). The paper focusses on research and development (R&D) of novel multi-frequency (MF) algorithms, based on ECT signals, special developed and tuned to enhance the signal from defects located on external SG tube surface and to suppress electromagnetic noise from the conductive sodium and SG support plates. The application of the MF algorithm is investigated using both three-dimensional finite element (FEM) simulations and experimental measurements from SG tubes soaked and then drained of sodium, in a sodium tank mock-up.

報告書

日本-IAEA合同原子力エネルギーマネジメントスクールの概要; 2016年

山口 美佳; 日高 昭秀; 生田 優子; 村上 健太*; 富田 明*; 広瀬 大也*; 渡邉 正則*; 上田 欽一*; 生井澤 賢*; 小野瀬 貴利*; et al.

JAEA-Review 2017-002, 60 Pages, 2017/03

JAEA-Review-2017-002.pdf:9.41MB

IAEAは、将来原子力エネルギー計画を運営管理するリーダーとなる人材の育成を目的とした原子力エネルギーマネジメントスクールを2010年より世界各国で開催している。原子力機構は、日本原子力人材育成ネットワークの事務局として、同ネットワークに参加している東京大学、日本原子力産業協会及び原子力国際協力センターとともに、2012年よりIAEAと共催という運営形態で上記スクールを日本で継続的に開催している。2016年は、IAEAの専門家を講師とした講義とともに、日本開催の特徴を生かしつつ、日本人専門家の協力を得て、福島第一原子力発電所事故の教訓、日本の原子力分野における経験・技術の紹介などを含む独自性のある講義を提供した。施設見学では、多様な原子力関連施設の見学を福井県及び神戸市で実施した。本スクールの開催を通して、我が国の若手人材の国際化および新規原子力導入国等の人材育成へ貢献することができ、また、我が国とIAEAとの協力関係の促進に資することができた。加えて、関係機関が一体となって協力し合い開催することにより、国内の原子力人材育成ネットワークの協力関係を強化することができた。

論文

Effects of metallic diaphragms on sensitivity characteristics of an optical ultrasonic sensor and reduction of interrogation time based on wavelength division multiplexing for under-sodium visual inspection

猿田 晃一; 山口 智彦; 上田 雅司

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 7(4), p.NT75_1 - NT75_8, 2016/02

We have experimentally examined the effects of the metallic diaphragms on the sensitivity characteristics of an optical ultrasonic sensor and investigated the multiplexed interrogation of the diaphragms based on WDM technique. The experimental results show that the sensitivity can be increased by use of thinner and lighter diaphragms. It has also been found that by taking advantage of the interference of the lamb waves propagating through the diaphragm, the sensitivity can be further enhanced by a factor of approximately 5 to 6 with decreasing diameter. The multiplexed interrogation based on WDM technique has been demonstrated in the case of two wavelengths. From this experimental demonstration, we consider that the interrogation time can be significantly reduced by increasing the number of multiplexed wavelengths.

論文

Effects of metallic diaphragm on sensitivity characteristics of optical ultrasonic sensor for under-sodium inspection

猿田 晃一; 山口 智彦; 上田 雅司

EUR-27790-EN, p.209 - 214, 2016/00

We report the effects of the metallic diaphragm on the sensitivity characteristics of the optical ultrasonic sensor used in under-sodium inspection. The diaphragm is set on the wall of a tank filled with water in place of sodium to have direct contact with water on one side and air on the other side. A heterodyne interferometer is employed to detect the wave on the diaphragm induced by the ultrasonic wave emitted from a piezoelectric transducer placed in the water tank. Two kinds of waves appear on the diaphragm: the first corresponds to the incident ultrasonic wave and the second is surface wave arising from the peripheral of the diaphragm. We found that the first wave increases with decreasing thickness of the diaphragm, while the second wave is dependent on both the thickness and diameter. Moreover the second wave has larger amplitude than the first wave due to interference effect at the center of the diaphragm. This result suggests that the small amplitude of the incident ultrasonic wave can be detected with a higher sensitivity by using the second wave on the diaphragm.

論文

Experimental measurements and simulations of ect signal for ferromagnetic SG tubes covered by a sodium layer

山口 智彦; Mihalache, O.; 上田 雅司

Electromagnetic Nondestructive Evaluation (XVII), p.144 - 154, 2014/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:5.53

強磁性体の蒸気発生器伝熱管の外表面に導電性物質であるナトリウムが付着すると渦電流探傷試験において欠陥の検出性能に影響を与えることから、著者らはナトリウム浸漬試験と電磁場解析を行い、伝熱管や構造物支持板や溶接部にナトリウムが付着した場合の試験結果を確認したので、本会議にて発表する。

論文

Validations of multifrequency ECT algorithms for helical SG tubes of FBR

Mihalache, O.; 山口 智彦; 上田 雅司

Electromagnetic Nondestructive Evaluation (XVII), p.109 - 119, 2014/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:5.53

The present paper focuses on multi-frequency ECT algorithms applied specifically to the magnetic SG tubes of Monju FBR. The algorithms optimum parameters for either two and three frequencies are determined using 2D and 3D numerical Finite Element Simulations (FEM) based on codes previously developed in-house by authors.

論文

「もんじゅ」1次主冷却系配管検査装置の機能試験

前田 幸宏; 山口 智彦; 上田 雅司; 藤木 一成*

日本保全学会第10回学術講演会要旨集, p.599 - 601, 2013/07

高速増殖原型炉「もんじゅ」では、1次主冷却系配管の供用期間中検査として、ナトリウム漏えい検出器による連続漏えい監視や目視試験に加え、代表部位に対する体積試験を行う計画であり、高温構造設計の妥当性を確認する観点から、代表部位として原子炉容器出口から中間熱交換器入口に至る高温配管のエルボ部を選定し、応力集中部(横腹部)及び両端の周方向溶接部に対し、配管外表面から超音波探傷を行う。検査時における作業員の被ばく低減のため、遠隔・自動で検査するための装置が開発され、供用前検査での使用経験と関連技術の進歩を踏まえ、装置の更新と改良が行われた。本稿では、改良後の検査装置について、モックアップを用いて実施した機能試験の結果及び実際に「もんじゅ」の配管に取り付けて動作確認を実施した結果について報告する。

論文

Large scale 3D FEM electromagnetic simulations and validations for FBR steam generator tubes

Mihalache, O.; 山口 智彦; 上田 雅司

Abstracts of Electromagnetic Nondestructive Evaluation Series, p.42 - 43, 2012/07

The present paper focuses on electromagnetic simulations of ECT for helical SG tubes and large SP models. Large scale 3D simulations are validated by comparison with experimental measurements conducted in a mock-up test in our laboratory. State of the art parallel numerical simulations using an electromagnetic code developed with a hybrid OpenMP-MPI approach for very large FEM models are conducted using up to 1024 CPUs in Fujitsu BX900 supercomputer. The availability of large models offers new insights into ECT for large structures in FBR, where electromagnetic interference can appear due to close proximity of multiple tubes.

論文

Development of inspection and repair technology for the micro cracks on heat exchanger tubes

西村 昭彦; 菖蒲 敬久; 岡 潔; 山口 智彦; 島田 幸洋; Mihalache, O.; 田川 明広; 山下 卓哉

レーザ加工学会誌, 17(4), p.207 - 212, 2010/10

高速増殖炉の熱交換器伝熱管に発生する微小亀裂を検査し補修するため、複合型光ファイバスコープを用いたプローブ試作機を開発した。本プローブはレーザー加工ヘッドと渦電流探傷装置も構成品に加えられている。超短パルスレーザー蒸発は、材料表層の加工硬化層の除去に用いることができる。加えて、スポットレーザー溶接が微小亀裂の補修に用いられた。このプローブシステムは、熱交換器の寿命を延ばすことにより、安全かつ経済的な選択肢を高速増殖炉の保守保全に与えることができる。

論文

3D RFEC simulations for the in-service inspection of steam generator tubes in fast breeder reactors

Mihalache, O.; 山口 智彦; 上田 雅司; 宮原 信哉

International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 33(3-4), 6 Pages, 2010/00

高速増殖原型炉「もんじゅ」の蒸気発生器伝熱管は、140本の伝熱管がヘリカル形状に密接に配置され、蒸気発生器の中に格納されている。伝熱管の検査には、渦電流探傷試験(ECT)を適用する。このように伝熱管が密集した環境では、渦電流が隣の管にも流れることから検出感度に影響を与えることが懸念される。著者らは、複数の伝熱管が存在した場合や伝熱管サポート部での影響について3次元の電磁場解析で定量的に明らかにした。

論文

伝熱管内壁検査補修技術開発,2; ソフトウェア開発と性能試験準備

西村 昭彦; 岡 潔; 山口 智彦; 赤津 朋宏*; 関 健史*; Mihalache, O.; 島田 幸洋; 田川 明広; 山下 卓哉

日本保全学会第6回学術講演会要旨集, p.250 - 253, 2009/08

高速増殖炉の熱交換器伝熱管の保守保全のため、新型のプローブシステムの設計及び製作を行った。本報告ではシステムの要素技術のうち、複合型光ファイバスコープとレーザー及び画像撮影システムを結合させるカップリング装置及びレーザー加工ヘッドとECT探勝システムを動作させるソフトウェアの開発について述べる。

論文

Inspection of the steam generator heat transfer tubes for FBR Monju restart

高橋 健司; 椎名 章; 鬼沢 卓広; 井場木 昭治; 山口 智彦; 田川 明広

Proceedings of 17th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-17) (CD-ROM), 9 Pages, 2009/07

日本の高速増殖原型炉「もんじゅ」は1995年のナトリウム漏洩事故以来、初めて運転再開するが、運転前に長期間停止していた機器の健全性を確認することが必要である。蒸気発生器(SG)伝熱管については、起こりうる劣化事象を検討した結果、長期保管による腐食減肉のないことを確認することで健全性を担保できることがわかった。しかし、既に据え付けられたSG伝熱管の全長の腐食減肉を直接測定する方法はないことから、3つの試験(ECT(Eddy Current Test),目視試験,漏洩試験)結果を総合的に判断し、伝熱管の健全性を確認した。3つの試験方法は、各々伝熱管の腐食減肉を直接測定はできないが、ECTにより、全長の局所減肉を、目視試験により、全面腐食とU字管の腐食を、漏洩試験によりピンポールの有無を確認することができる。これら3つの試験結果を総合評価し、伝熱管に有為な減肉と貫通欠陥がないことが確認できた。

論文

Detection of small defects in magnetic SG tubes using multiple vertical and horizontal remote field Eddy currents coils

Mihalache, O.; 山口 智彦; 上田 雅司; 山下 卓哉; 伊達 公司*

第9回表面探傷シンポジウム講演論文集, p.57 - 62, 2006/02

リモートフィールド渦電流法を用いたマルチコイルを蒸気発生器伝熱管に適用する際の検出性能について評価する。筆者らが開発した3次元の有限要素法渦電流解析コードを使って、微小キズに対して検出感度の高い垂直コイルと水平コイルからなるマルチタイプの検出コイルの解析を行った。さらに解析にて得られた結果に基づき、マルチコイルを試作し、検証試験を行った。試験の結果、従来型のボビンタイプのコイルと検出性の比較を行うと解析で得られた通り、試作したマルチコイルは、微小キズの検出性において優れた特性を持ち、リフトオフの影響も少ないことがわかった。

報告書

Proceedings 4th Tsuruga International Energy Forum

榊原 安英; 池田 博; 横田 淑生; 北端 琢也; 山口 智彦

JNC-TN4200 2004-001, 317 Pages, 2004/08

JNC-TN4200-2004-001.pdf:24.97MB

核燃料サイクル開発機構(以下「サイクル機構」は、平成16年4月26日(月)、27日(火)の両日、福井県若狭湾エネルギー研究センター(福井県敦賀市)において「第4回敦賀国際エネルギーフォーラム」(副題:日本のエネルギー政策と国際協調について)を開催した。

口頭

Detection tests of small defects in SG tubes using multiple vertical and horizontal remote field ECT coils

Mihalache, O.; 山口 智彦; 上田 雅司; 山下 卓哉; 伊達 公司*

no journal, , 

筆者らが開発した3次元の有限要素法渦電流解析コードを使って解析した小さな垂直コイルと水平コイルからなるマルチタイプのリモートフィールド渦電流(RFEC)検出器を試作した。試作したマルチタイプのコイルと従来型のボビンコイルを用いて、蒸気発生器伝熱管の微小な傷の検出性の比較を行った。

口頭

Detection of EDM defects under Monju support plate using experimental data from remote field eddy current probes and a multi-frequency algorithm

Mihalache, O.; 山口 智彦; 上田 雅司; 山下 卓哉; 伊達 公司*

no journal, , 

リモートフィールド渦電流探傷(RF-ECT)と多重周波数のアルゴリズムを用いて「もんじゅ」の蒸気発生器伝熱管の支持板下部に存在する放電加工キズの検出結果について報告する。筆者らが開発した2次元の有限要素法渦電流解析コードを使って、キズと支持板に流れる磁場を計算し、多重周波数法に適した励磁周波数(150Hzと450Hz)を求めた。さらに伝熱管を模擬した短管試験片を用いて確認試験を行った。試験結果と解析結果が一致することが確認でき、本手法を用いることで、支持板の信号とキズの信号を分離できることがわかった。

口頭

Detection of small EDM defects located under Monju support plate or near welds using multi-coils remote field eddy current

Mihalache, O.; 山口 智彦; 上田 雅司; 山下 卓哉; 伊達 公司*

no journal, , 

マルチコイル型リモートフィールド渦電流探傷法を用いた「もんじゅ」の蒸気発生器伝熱管の支持板下部及び溶接部近傍に存在する微小な放電加工欠陥の検出性能について報告する。筆者らが開発した3次元の渦電流解析コードを用いて試作したマルチコイルと簡単な信号処理を使うことで伝熱管の支持板及び溶接部の信号を低減させて、微小な欠陥を検出できることがわかった。さらに微小欠陥の存在する伝熱管の外表面を鳥瞰図で表現できるようになった。

口頭

フラックスゲートセンサを用いたリモートフィールドECTプローブの適用性試験

山口 智彦; 上田 雅司; 山下 卓哉; 小幡 行史*

no journal, , 

「もんじゅ」の蒸気発生器伝熱管の供用期間中検査(ISI)に用いられるリモートフィールド渦電流探傷(RFECT)プローブについて、従来のボビン形コイルの検出コイルの代わりに原理の異なる磁気センサ(フラックスゲートセンサ)を検出器として用いることにより、伝熱管に存在する小さなキズに対する検出性能を向上(S/Nが2倍以上)できる見通しを得たので報告する。

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