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, Zr, and stainless steel and leaching behavior of the fission products and matrix elements頓名 龍太郎*; 佐々木 隆之*; 児玉 雄二*; 小林 大志*; 秋山 大輔*; 桐島 陽*; 佐藤 修彰*; 熊谷 友多; 日下 良二; 渡邉 雅之
Nuclear Engineering and Technology, 55(4), p.1300 - 1309, 2023/04
被引用回数：1 パーセンタイル：72.91(Nuclear Science & Technology)UO・Zr・ステンレス鋼を出発物質として模擬デブリを合成し、形成された固相の分析と浸漬試験を行った。主要なU含有相は合成条件に依存し、不活性雰囲気下・1473KではUO相が維持されていた。1873Kでは(U,Zr)O固溶体相の形成が観測された。酸化性雰囲気では、1473Kの場合にはU
O
と(Fe,Cr)UO
相の混合物が得られ、1873Kでは(U,Zr)Oが形成された。浸漬試験により金属イオンの溶出挙動を調べるため、中性子照射により核分裂生成物を導入する、もしくは出発物質への添加によりその安定同位体を導入する処理を行った。試験の結果、Uの溶出挙動は、模擬デブリの性状や浸漬液の液性に依存することが確認された。CsやSr, Baは模擬デブリの固相組成に依存せず顕著な溶出を示した。一方で、多価イオンとなるEuとRuの溶出は抑制されることが観測され、模擬デブリ中でウラン相に固溶ないしは包含されたことによる影響が推察される。
豊田 智史*; 山本 知樹*; 吉村 真史*; 住田 弘祐*; 三根生 晋*; 町田 雅武*; 吉越 章隆; 鈴木 哲*; 横山 和司*; 大橋 雄二*; et al.
Vacuum and Surface Science, 64(2), p.86 - 91, 2021/02
X線光電子分光法における時空間的な測定・解析技術を開発した。はじめに、NAP-HARPES (Near Ambient Pressure Hard X-ray Angle-Resolved Photo Emission Spectroscopy)データにより、ゲート積層膜界面の時分割深さプロファイル法を開発した。この手法を用いて時分割ARPESデータからピークフィッティングとデプスプロファイリングを迅速に行う手法を確立し、4D-XPS解析を実現した。その結果、従来の最大エントロピー法(MEM)とスパースモデリングのジャックナイフ平均法を組み合わせることで、深さ方向プロファイルを高精度に実現できることがわかった。
東野 律子*; 佐藤 雄二*; 升野 振一郎*; 菖蒲 敬久; 舟田 義則*; 阿部 信行*; 塚本 雅裕*
Laser 3D Manufacturing VII (Proceedings of SPIE Vol.11271), p.1127114_1 - 1127114_7, 2020/05
被引用回数：5 パーセンタイル：95.2(Engineering, Manufacturing)We developed several blue diode lasers and applied laser metal deposition one of the additive manufacturing technologies. In order to investigate the amount of powder supplied and formation process of the copper layer, the process of forming a pure copper layer on SUS304 was observed using synchrotron X-ray. At 80 mg/s, it can be seen that a thicker pure copper layer is formed. It was confirmed that the pure copper thickness depended on the powder feed rate. It can be seen that the thickest layer is formed at a powder feed rate of 80 mg/s at a layer thickness at 40 ms. Based on the results obtained from copper layer, pure copper was stacked upward (direction Z) to form a pure copper wire. And since a thin molten pool was formed only in a limited area, it was observed that the molten pool was piled up with thin molten layer. It was melted to form a rod with 50 mm length for 25 second. It was confirmed that there were no pore in pure copper rod.
村松 壽晴; 佐藤 雄二; 亀井 直光; 青柳 裕治*; 菖蒲 敬久
日本機械学会第13回生産加工・工作機械部門講演会講演論文集(No.19-307) (インターネット), p.157 - 160, 2019/10
本研究は、レーザーによる異種材料溶接を対象とし、溶接時の温度管理等を適切に行うことにより、発生する残留応力を低減させることを目的とする。報告では、残留応力発生に大きな影響を持つ溶融池・凝固過程での過渡温度挙動を、計算科学シミュレーションコードSPLICEにより評価し、溶接加工時の伝熱流動特性に基づき、溶接施工時に溶融池領域の表面温度分布をサーモグラフィーなどにより把握することにより、これを指標として冷却速度をレーザー加熱などによって制御し、温度勾配解消が期待できる溶融池内対流輸送を維持し、発生する残留応力を低減できる可能性を示した。
佐藤 雄二*; 塚本 雅裕*; 菖蒲 敬久; 舟田 義則*; 山下 順広*; 原 崇裕*; 仙石 正則*; 左近 祐*; 大久保 友政*; 吉田 実*; et al.
Applied Surface Science, 480, p.861 - 867, 2019/06
被引用回数：30 パーセンタイル：82.18(Chemistry, Physical)A blue direct diode laser metal deposition system, which uses multiple lasers, was developed to realize a high-quality coating layer with a dense, fine structure and high purity. To clarify the formation mechanism of the pure copper layer, the formation process using a blue direct diode laser system was observed using in situ X-ray observations. The stainless steel 304 substrate melts, generating bubbles in the molten pool at a laser power density of 7.2 
10
W/cm
and a scanning speed of 3.0 mm/s. At a laser scanning speed of 9.0 mm/s, the bubbles disappear because only a slightly molten pool is formed on the surface of the substrate. The bubble amount and penetration depth depend on the laser input energy with a blue direct diode laser. By controlling the amount of input energy, a copper coating is produced minutely without a weld penetration.
佐藤 雄二
国際会議速報,2019-No.07 (インターネット), 3 Pages, 2019/06
HPL2019は、高出力レーザによる熱加工プロセスに特化した国際会議で、レーザと材料の物理現象を中心に、レーザ溶接, アディティブマニュファクチャリング, シミュレーション, レーザ切断などの現象解明や新たなプロセス開発など産業応用を見据えた講演が多数行われた。なかでもレーザ溶接分野では、高出力青色半導体レーザや高出力グリーンレーザの開発が目覚ましく、既にどちらのレーザも出力1kWを超えていた。また、これらのレーザによる純銅や銅合金など難溶接材料のレーザ溶接技術の開発が同時に行われており、同分野における産業応用への展開を期待させる内容であった。
佐藤 雄二*; 塚本 雅裕*; 菖蒲 敬久; 山下 順広*; 山縣 秀人*; 西 貴哉*; 東野 律子*; 大久保 友政*; 中野 人志*; 阿部 信行*
Applied Physics A, 124(4), p.288_1 - 288_6, 2018/04
被引用回数：17 パーセンタイル：63.78(Materials Science, Multidisciplinary)レーザーコーティングによる高品質な金属膜生成をめざし、本研究ではシンクロトロン放射光実験により、レーザー照射により溶融したチタンの動態を調べた。濡れ性の指標として、レーザ照射中を30keVのシンクロトロンX線により、Ti64ベースプレートとTi球との接触角を測定した。その結果、ベースプレートの温度が上昇すると接触角は低下し、ベースプレートの温度が500
Cのときに接触角度は28度まで減少することを確認した。そして予熱をした状態でレーザーコーティングを行うとスパッタリングが少なく、表面粗さも少ない高品質な金属膜の生成に成功したが、この要因として濡れ性の改善が大きく関与していることを明らかにした。
佐藤 浩司; 小竹 庄司; 藤田 雄二; 水野 朋保
Energy Procedia, 7, p.140 - 145, 2011/09
被引用回数：3 パーセンタイル：89.42(Nuclear Science & Technology)原子力機構は、2050年より前に高速炉サイクルシステムを実用化すべく、電力と協力してFaCTプロジェクトを実施している。FaCTプロジェクトでは、経済競合性の改善,安全性・信頼性,持続可能性及び核不拡散性の向上を図るために、技術的課題を有する多くの革新技術を積極的に採用している。その革新技術採否を2010年度末までに決定するための作業が進行中である。この論文は、現時点での予備的評価結果を紹介する。
三浦 健太*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 横山 彰人; 神谷 富裕; 平谷 雄二*; 桐生 弘武*; 小澤 優介*; 加田 渉*; et al.
no journal, ,
導波路型熱光スイッチの開発を目的として、プロトン(H
)ビーム描画(Proton Beam Writing: PBW)を用いて、PMMA(Polymethylmethacrylate)にマッハツェンダー(Mach-Zehnder: MZ)型の光導波路(波長1.55
m用)を直接描画し、これに位相変調用の薄膜ヒーターを付加した熱光スイッチを以下の4工程で製作した。(1)Si基板上に下部クラッド層としてSiO
(15m厚)をスパッタリング法で成膜し、この上にPMMA層(10m厚)をスピンコート法で成膜した。(2)PMMA膜にHビームを照射すると屈折率が向上して導波路となることを利用し、PBWで種々な幅の直線導波路を描画し、波長1.55mに対してシングルモードとなるコア幅を特定した。(3)このコア幅を持つ分岐角2
のMZ形状を描画し、この上にPMMAの上部クラッド層(10m厚)を成膜してMZ型導波路を製作した。(4)これを熱光学スイッチとするため、分岐した一方の導波路上にTi薄膜ヒーター及びこれに電流を供給するAl配線を蒸着法で製作した。以上の工程により開発したヒーター付きMZ型導波路の動作試験を行った結果、光の強弱を確認することができ、PBWを用いたMZ導波路型光スイッチの実現の可能性が示された。
佐藤 雄二; 白濱 卓馬*; 石橋 淳一*; 村松 壽晴
no journal, ,
CPSは、フィジカル空間(現実世界)でセンサー等の情報収集を行い、収集したデータをサイバー空間でデータを分析し、これまで「経験と勘」に頼っていた生産、開発を効率化するシステムである。しかし、フィジカル空間では、センサーシステムの発達によって、多様なデータを収集することができるが、一方、それを処理して加工条件を導出する数値解析技術には、スーパーコンピューターなどの大規模コンピュータで処理するため、汎用的とは言い難かった。そこで我々は、汎用エンジニアリングワークステーションでも数値解析を可能にするSPLICEコードを開発した。本コードは、ミクロ挙動とマクロ挙動を多階層スケールモデルにより接続し、気相・液相・固相を一流体モデルにより定式化した非圧縮性粘性流モデルを基礎式に採用した。本発表では、開発したSPLICEコードを用いて、レーザー加工の一つであるレーザーコーティングの設計空間を導出し、加工に必要な最適条件を試行錯誤実験なしに導出する技術を確立した。さらに、レーザーコーティングのCPS構築に対する見通しを得たので併せて報告する。
佐藤 雄二; 塚本 雅裕*; 菖蒲 敬久; 村松 壽晴
no journal, ,
レーザー金属積層造形法(Selective Laser Melting: SLM)法は、層毎に金属粉末をレーザーで溶融・凝固を繰り返し、立体形状を形成する手法で、任意の形状や構造を造形することができる。一般に、レーザーを金属粉末に照射するとスパッタが発生する。スパッタは、造形効率を低くするだけでなく、造形内部に空孔を形成してしまい、相対密度を低くしてしまう。そこで我々は、高輝度X線を用いてレーザー照射時の金属粉末単体の溶融挙動を観察して、スパッタ発生因子を特定し、スパッタレスSLM法を開発した。
佐藤 雄二; 塚本 雅裕*; 村松 壽晴
no journal, ,
レーザーコーティングは、新たな機能を付与するために、基板とは異なる金属粉末をレーザーによって溶融、堆積させる手法である。しかし、高品質な皮膜を形成するには、金属粉末の供給量やレーザーの出力設定など、基板と金属粉末材料の組合せに応じて適切化する必要があり、大変時間を要してしまう。そこで、我々は、計算科学シミュレーションコードSPLICEをレーザーコーティング用に拡張し、供給粉末量や皮膜厚さなどの要求仕様を満足する設計空間を導出した。さらに、計算結果に対応する条件にてレーザーコーティングを行い、設計空間の評価を行った。
猿田 晃一; 亀井 直光; 佐藤 雄二; 村松 壽晴
no journal, ,
An adaptive control system for laser cutting of fuel debris and structural components is studied for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. An overview of the research and development of the adaptive control system and some preliminary experimental results are presented.
佐藤 雄二; 白濱 卓馬*; 石橋 淳一*; 村松 壽晴
no journal, ,
CPS設計空間では、フィジカル空間にて実験・検証を行うと初期の設計空間との相違点が生じるため、フィジカル空間からのデータに基づいて再度、設計空間を導出することが必要となる。本研究では、レーザー加工の一つであるレーザーコーティングを用いて、制御可能パラメータに基づきシミュレーションコードSPLICEによる設計空間を導出し、フィジカルデータとの検証を行った。その結果、要求仕様と解析結果との相違点を抽出し、再度、SPLICEで設計空間を再導出すると、従来よりも制度の高い設計空間が導出できることを明らかにした。
佐藤 雄二; 亀井 直光; 菖蒲 敬久; 青柳 裕治*; 村松 壽晴
no journal, ,
レーザー溶接時に生じる残留応力の低減を目的に、高出力ファイバーレーザーを用いた炭素鋼同士の同種材料溶接と、炭素鋼と無酸素銅の異種材料溶接を試み、SPring-8の高輝度放射光を用いてこれらレーザー溶接サンプルの残留応力の空間分布特性を調べた。
佐々木 隆之*; 児玉 雄二*; 小林 大志*; 秋山 大輔*; 桐島 陽*; 佐藤 修彰*; 渡邉 雅之; 熊谷 友多; 日下 良二
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所(1F)事故で生じた燃料デブリは水と接触した状況にあり、デブリ表面での固液反応に伴う核種の溶出が進行している。またその取出しまでに時間を要することから、性状の経年変化を見通すための基礎知見の蓄積が不可欠であるが、特に合金相を含むデブリに関する知見は殆どない。本研究では同デブリからの水への溶出挙動について検討するため、二つの方法により合金系模擬デブリ試料を調製し、FP核種の溶出挙動について検討した;(1)照射法: 模擬デブリを熱中性子照射しFPを導入、(2)添加法: 試料に予めFPを模擬した非放射性元素(Cold FP)を添加、する方法である。FPとUの溶出を関連付けて溶出挙動を比較・評価した。浸漬直後はCsがUより優先的に溶出するが、その後は溶出Cs/U比が低下した。固相表面にある易溶性核種は浸漬後直ちに溶出するが、その後はU溶解が律速反応となることが示唆された。2価のBa, SrはCsと同様にUより優先的に溶出する一方で、3価Nd, EuはUとの調和溶解の傾向が強いことが分かった。
佐々木 隆之*; 児玉 雄二*; 頓名 龍太郎*; 小林 大志*; 熊谷 友多; 日下 良二; 渡邉 雅之; 秋山 大輔*; 桐島 陽*; 佐藤 修彰*; et al.
no journal, ,
約10年が経過した今なお東京電力福島第一原子力発電所(1F)事故で生じた燃料デブリは水と接触した状況にあり、デブリ表面での固液反応に伴う核種の溶出を伴う経年劣化が進行していると考えられる。その取出しまでにはさらに相応の準備期間を要することから、性状変化を見通すための基礎知見の蓄積が不可欠であるが、特に合金相を含むデブリに関する知見は殆どない。放射化学研究グループは1Fデブリからの核種の溶出挙動について検討するため、合金系模擬デブリ試料を調製し、ウランおよびFP核種の溶出挙動について検討を進めている。これには2つの方法がある。一つは試料に予めFPを模擬した非放射性元素(Cold FP)を添加する方法である添加法、もう一つは模擬デブリを熱中性子照射しFPを導入する照射法であり、それぞれの評価方法に長所短所がある。今回、FPとUの溶出に及ぼすデブリ中の合金相の存在について議論するため、溶出挙動を実験的に評価した。本成果により浸漬液性や相状態と溶出挙動との関連を議論することが可能となる。
