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勅使河原 誠; 池田 裕二郎*; 村松 一生*; 須谷 康一*; 福住 正文*; 能田 洋平*; 小泉 智*; 猿田 晃一; 大竹 淑恵*
Journal of Neutron Research, 26(2-3), p.69 - 74, 2024/09
冷中性子のような低速中性子は、基礎物理学だけでなく、生命科学における構造ゲノミクスの進歩や水素社会への移行に必要な電池技術の進歩にとっても重要な非破壊プローブである。中性子を利用した科学は、中性子高強度依存科学とも呼ばれる。このエネルギー領域の中性子強度を増加させるため、ナノサイズ粒子群に着目した新しいユニークな方法が提案されている。この方法は、ナノサイズ粒子群による多重干渉性散乱による強度増強に基づく。ナノサイズ粒子群は、冷中性子以下の波長と一致することから、いわゆるブラッグ散乱と呼ばれる干渉性散乱と同様の効果を引き起こし、数桁もの中性子強度増強につながる。ナノダイヤモンドと水素化マグネシウムがこれまで数値的及び実験的に研究されているが、実用化において、ナノダイヤモンドの主な課題は賦形である。この問題の解決策を見出すために、我々は、もう一つの炭素構造体であるグラフェンに着目した。本論文では、冷中性子下の反射体材料としてのナノサイズグラフェンの可能性について、実験結果とともに報告する。
楠本 利行*; 猿田 晃一; 直江 崇; 勅使河原 誠; 二川 正敏; 長谷川 和男*; 坪井 昭彦
実験力学, 23(4), p.310 - 315, 2023/12
原子力施設の廃止措置や放射性廃棄物の減容化に、切断技術としてレーザー溶断を適用する場合、レーザーによる加熱で溶融した物質が、溶滴となって飛散するスパッタが発生するために、放射能汚染を生じる恐れがある。本研究では、レーザー溶断時のスパッタ飛散量の低減を目的に、レーザーパワー,ビーム径,照射時間からなるレーザー制御条件と高速度カメラで可視化したSS316L試験片のスパッタ飛散過程を3つの特徴的な挙動を示す時間領域:(I)金属蒸気の発生、(II)溶融金属の液膜的挙動と粒状化、(III)溶融金属の液柱化と断続的噴出に分類し評価した結果に対して機械学習を適用し、レーザー制御条件とスパッタ飛散挙動を関連付ける予測モデルを作成した。予測モデルの精度は89%であり、このモデルで計算したスパッタ飛散量の予測結果をレーザーパワーとビーム径の2次元ヒートマップとして図示することで、100点程度の少ない学習データでも予測結果の効率的な評価が可能となり、スパッタ飛散量を低減するレーザー制御条件の選定ができることを示した。
有吉 玄; 猿田 晃一; 粉川 広行; 二川 正敏; 前野 航希*; Li, Y.*; 筒井 喜平*
Proceedings of 20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20) (Internet), p.1407 - 1420, 2023/08
水銀を核破砕標的とするパルス中性子源では、陽子線励起圧力波による標的容器のキャビテーション損傷が問題視されている。このような損傷の抑制手法として、旋回流式気泡注入器で水銀中に微小He気泡を混合し、その圧縮性効果を用いる手法や、標的容器内側に流路壁を追加した二重壁流路構造を設ける手法が採用されている。本研究では、二重壁流路体系において内壁部に生じ得るキャビテーション由来の貫通損傷を標的容器外部から検出する異常診断技術の確立を目指す。本論文では、貫通損傷が生じた場合の水銀流れを有限要素法に基づく流動解析で明らかにし、流体励起・音響振動の観点から、損傷の影響を評価した結果を報告する。
大道 博行*; 山田 知典; 猿田 晃一; 宮部 昌文; 伊藤 主税; 柴田 卓弥; 井上 薫*; 寺林 稜平*; 長谷川 秀一*
Physica Scripta, 98(3), p.035112_1 - 035112_22, 2023/02
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)kW級の疑似連続発振レーザー(パルス時間10ms)と金属・金属酸化物との相互作用について、レーザー誘起絶縁破壊や連続的なレーザー誘起溶融・蒸発と機械的応答、それに続く様々な種類の粒子や破片の放出に関する特性評価を行った。ファイバーレーザーと高速度カメラを用いて、相互作用ダイナミクスを観察した。放出された微粒子をカスケードインパクターや自作コレクターで捕集して電子顕微鏡で観察した。照射痕形状はデジタル光学顕微鏡で観察し、ターゲットから噴出した総質量を求めた。その結果、金属との相互作用のしきい値は、酸化物との相互作用のしきい値よりも低く安定していた。またステンレス鋼では、レーザーで加熱された薄層からの熱伝導により生じる溶融層のダイナミクスと、隣接する固体層による機械的応答の少ない連続的な粒子放出が支配的であることが分った。一方、酸化物では溶融のほか、比較的深い相互作用領域での破壊と、比較的大きなレーザーショット間変動のある脆性材料応答が重要な役割を果たすらしいことが分った。
勅使河原 誠; 池田 裕二郎*; Yan, M.*; 村松 一生*; 須谷 康一*; 福住 正文*; 能田 洋平*; 小泉 智*; 猿田 晃一; 大竹 淑恵*
Nanomaterials (Internet), 13(1), p.76_1 - 76_9, 2023/01
被引用回数：4 パーセンタイル：52.19(Chemistry, Multidisciplinary)冷中性子以下の中性子強度を高めるため、ナノサイズグラフェンの集合体が、ナノダイヤモンドと同様に中性子のコヒーレント散乱を促進できることを提案した。さらには、グラフェンの強いsp2結合は、高い耐放射線性を有する可能性を秘める。理研の加速器駆動型小型中性子源やJ-PARCのiMATERIAを用いて、ナノサイズグラフェンの中性子全断面積測定,中性子小角散乱測定を行った。測定結果より、ナノサイズのグラフェン集合体は、コヒーレント散乱に起因すると考えられる冷中性子エネルギー領域での全断面積と小角散乱を増大させ、ナノダイヤモンドと同様に高い中性子強度をもたらすことを世界で初めて明らかにした。
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-
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.
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.
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.
猿田 晃一; 小林 喬郎*
EUR-26577-EN, p.490 - 496, 2014/07
Fiber Bragg gratings (FBGs) are one of the promising sensor elements for structural health monitoring due to multi-point sensing capability of strain with a high sensitivity and spatial resolution. While current FBG strain sensors based on wavelength domain have been established and found a variety of applications, the number of FBGs in a single sensing arm is in practice limited up to several tens. This number of FBGs is insufficient to develop effective structural health monitoring systems by taking full advantage of multiplex capability of FBG sensors. We report a design and experimental demonstration of FBG strain sensor based on optical-time domain reflectometry (FBG-OTDR). In the presented method strain is measured as a change in the optical power reflected from FBGs, and each FBG signal is separated in time domain. Thus the number of FBGs is not limited by the spectrum range of the light source and the grating bandwidth. The experimental results show that 50 sensing points in a single sensing arm can be measured with an rms error of less than 1 microstrain.
猿田 晃一; 月森 和之; 島田 幸洋; 西村 昭彦; 小林 喬郎*
日本保全学会第6回学術講演会要旨集, p.219 - 222, 2009/08
フェムト秒レーザを使用してシングルモード光ファイバのコアに形成した耐熱fiber Bragg grating(FBG)のひずみ計測性能の評価を行った。耐熱FBGとひずみゲージを金属片に取り付け、4点曲げ法によって負荷を与えてBragg波長シフトとひずみ量を計測した。Bragg波長は、開発したBragg波長決定アルゴリズムによりスペクトラム強度を重み付けに利用して求めた。市販されている常温用FBGセンサとの比較実験の結果、耐熱FBGのひずみ感度は0.34pm/
であり、常温用FBGセンサの約1/4の感度であったが、実験値の標準偏差から推定したひずみ計測精度は、
3となり、開発したアルゴリズムを用いることにより、常温用FBGセンサの精度2と同程度の精度が得られることが示された。
猿田 晃一; 直江 崇; 勅使河原 誠; 二川 正敏; 梁 輝
Erkan Nejdet*
特願 2021-188317 
公開特許公報
【課題】加工により発生するヒュームの大気中への拡散防止およご前記ヒュームを回収可能な加工装置を提供すること。 【解決手段】 加工対象物10の局所部16を溶融するために、前記局所部16を加熱する加熱ヘッド122を備えた加熱装置120と、前記局所部16と前記加熱ヘッド122とを繋ぐ加熱エリア20の外側にミストカバー層40を形成するミスト層形成装置140と、液体からミスト41を生成して前記ミスト層形成装置140に供給するミスト生成装置130と、前記加熱ヘッド122により加熱されて溶融する前記局所部16を前記加工対象物10の加工場所12に沿って移動させる加工位置移動機構30と、を備え、前記ミスト層形成装置140から噴霧された前記ミスト41により、前記加熱エリア20の外周を覆う前記ミストカバー層40を形成した、ことを特徴とする加工装置。
勅使河原 誠; 猿田 晃一
村松 一生*; 池田 裕二郎*; 大竹 淑恵*; 岩田 英里*; 高橋 一馬*; 須谷 康一*
特願 2022-161968 公開特許公報
【課題】賦形性がよく、高い放射線場での耐久性にも優れ、さらに、干渉性散乱によって冷中性子や極冷中性子を高強度化することができる、冷中性子や極冷中性子の反射材を提供する。 【解決手段】ナノ炭素構造体を含んでなる三次元形状の炭素構造体であって、前記ナノ炭素構造体はグラフェン骨格を有する20NM未満の厚さの薄片状炭素が花弁状に固定された花弁状構造、および、1~100NMの大きさのシード状構造体が集まって形成された凸凹状構造の少なくとも一つの構造を有するものである、炭素構造体。
勅使河原 誠; 猿田 晃一
村松 一生*; 池田 裕二郎*; 大竹 淑恵*; 岩田 英里*; 高橋 一馬*; 須谷 康一*
特願 23874741.4 公開特許公報
Provided is a carbon structure having a three-dimensional shape containing nano-carbon structures, wherein the nano-carbon structures have at least one structure from among a petal-like structure, in which flaky carbon having a graphene framework and a thickness of less than 20 nm is fixed in a petal-like shape, and an uneven structure formed by a collection of seed-like structures having a size of 1 to 100 nm. The carbon structure has favorable shapability and excellent durability in high radiation fields, and is effective as a reflective material for cold neutrons and very cold neutrons, the reflective material being capable of increasing the strength of the cold neutrons and very cold neutrons by coherent scattering.
勅使河原 誠; 猿田 晃一
村松 一生*; 池田 裕二郎*; 大竹 淑恵*; 岩田 英里*; 高橋 一馬*; 須谷 康一*
特願 19/115,022 公開特許公報
Provided is a carbon structure having a three-dimensional shape containing nano-carbon structures, wherein the nano-carbon structures have at least one structure from among a petal-like structure, in which flaky carbon having a graphene framework and a thickness of less than 20 nm is fixed in a petal-like shape, and an uneven structure formed by a collection of seed-like structures having a size of 1 to 100 nm. The carbon structure has favorable shapability and excellent durability in high radiation fields, and is effective as a reflective material for cold neutrons and very cold neutrons, the reflective material being capable of increasing the strength of the cold neutrons and very cold neutrons by coherent scattering.
勅使河原 誠; 猿田 晃一
村松 一生*; 池田 裕二郎*; 大竹 淑恵*; 岩田 英里*; 高橋 一馬*; 須谷 康一*
特願 202380067536.2 公開特許公報
Provided is a carbon structure having a three-dimensional shape containing nano-carbon structures, wherein the nano-carbon structures have at least one structure from among a petal-like structure, in which flaky carbon having a graphene framework and a thickness of less than 20 nm is fixed in a petal-like shape, and an uneven structure formed by a collection of seed-like structures having a size of 1 to 100 nm. The carbon structure has favorable shapability and excellent durability in high radiation fields, and is effective as a reflective material for cold neutrons and very cold neutrons, the reflective material being capable of increasing the strength of the cold neutrons and very cold neutrons by coherent scattering.
猿田 晃一; 山口 智彦; 上田 雅司
no journal, ,
In 2015 Japan Atomic Energy Agency has introduced a new facility to conduct a variety of research and development activities in a sodium environment at Tsuruga, Fukui-prefecture, where the demonstration of the prototype fast reactor Monju is ongoing since the achievement of the first criticality in 1994. This facility, named Sodium Engineering Research Facility (SERF), accommodates a large-scale and a small-scale sodium circulation loop system, glove boxes, and multipurpose test cells in a three-story building, occupying a 700-square-meter area. The primary missions of SERF are: to develop inspection and maintenance technologies for a sodium-cooled fast reactor, with an emphasis on improving the safety and reliability of the operation and the handling techniques for the sodium coolant; to provide fundamental understandings of phenomena observed in a severe accident; and to support the operation of Monju by providing solutions to technical problems and potential development needs. In this paper we present an overview of SERF and some of the research and development programs that are currently under consideration.
上田 雅司; 山口 智彦; 猿田 晃一
no journal, ,
ナトリウム工学研究施設は、ナトリウム取扱技術の高度化及び高速炉の安全性向上等を目的とした研究開発を行う施設として、「もんじゅ」に隣接する福井県敦賀市に整備された。本施設は「もんじゅ」の安全・安定運転を支援するとともに、国際協力・地域との連携協力の拠点としての役割も期待されている。本施設は、鉄骨造3階建て、建築面積約700m
、約5.5トンのナトリウムを保有する危険物取扱施設であり、保全技術開発ループ試験設備、多目的ナトリウムセル試験設備、グローブボックス型試験設備及びミニループ試験設備を有する。本施設では、ナトリウム機器の遠隔保守技術、もんじゅ用ISI装置高度化及びプラントモニタリング技術を中心に、高速炉の保全技術に係る研究開発を行う。
大井 元貴; 山口 雄司; 勅使河原 誠; 直江 崇; 菊池 佳範*; 安原 利幸*; 猿田 晃一; 木下 秀孝; 原田 正英
no journal, ,
J-PARC物質生命科学実験施設(MLF)の中性子源では、水銀ターゲットで発生した中性子を減速し、効率良く実験装置に送り出すために、反射体と3台の減速材が設置されている。反射体と減速材は30000MWhを設計寿命としており、順調に運転が行われた場合、2026年には設計寿命に到達する。使用済みの減速材及び反射体は、非常に高い放射能を有するため、交換作業は遠隔操作で行う必要が有る。MLFは運転開始から既に15年が経過しており、遠隔作業の手順の見直しおよび再確認し、問題点の洗い出しを行うこととした。遠隔取り合い試験については、MLFのホットセル内で交換用の予備機を用いて2021年と2022年に実施した。試験では、非結合型減速材の着脱、および、反射体の着脱は大きな問題なく実施できたが、結合型減速材とポイズン型減速材の取り扱いに置いて問題があることが判明した。また、いくつかの吊り具に変形があり、作業に影響があることが分かった。確認された問題については、適宜改善を行い、2023年度の夏期メンテナンス期間中に再度仮組試験を行う。実機の交換作業は2024年度に実施を予定している。
村田 篤*; 猿田 晃一; 涌井 隆; Li, Y.*; 二川 正敏; 大島 良太*; 古河 裕彦*
no journal, ,
高放射線環境における異常診断法として、光音場計測技術の適用性を検討するために、レーザードップラー振動計(LDV)による音場測定を行った。LDV検出値の光路長依存性や音源周波数依存性などの実験結果と音場の数値解析結果に基づき、異常診断へ適用するときに重要となるLDV検出特性について述べる。
