Infrared radiation properties of the carbon-carbon composite and their application to nondestructive detection of its defects

衛藤 基邦; 石井 敏満; 稲垣 照美*; 岡本 芳三*

Carbon, 40(3), p.285 - 294, 2002/03

https://doi.org/10.1016/S0008-6223(01)00094-X

炭素複合材料及び黒鉛の赤外放射特性を293から373Kの温度範囲で調べ、これらの材料中の欠陥の非破壊的検査に応用することを試みた。試験片の表面温度及びそのばらつきを、真の温度,周辺温度,放射率及び射度係数データに基づき評価し、これらの材料と欠陥検出精度の関係を明らかにした。また、人工的に導入した欠陥の寸法と欠陥部の放射温度変化とを測定し、これらの材料中の欠陥サイズと検出精度,測定条件との関係を明らかにした。

赤外線サーモグラフィによる材料表面きずの非破壊検出に関する研究

石井 敏満; 岡本 芳三*; 大岡 紀一; 衛藤 基邦; 星屋 泰二

非破壊検査, 48(10), p.682 - 687,640, 1999/10

赤外線サーモグラフィを利用した非破壊試験法は、材料表面のきず検出において有効なリモートセンシング手法として適用されている。しかしながら、計測で得られた熱画像データから表面きずを識別する場合には、試験片表面及びその周囲を構成する面の放射温度、さらに試験片と周囲空間との温度差が重要な制約因子となることから、これらの因子をあらかじめ評価することが重要である。本研究では、定常加熱した原子炉級黒鉛材料の放射温度を周囲面温度一定の条件下で計測し、材料の放射率、射度係数、及び放射温度のばらつき等の熱放射に関する特性値を求めた。さらに、試験片とその周囲空間の温度差が円柱状表面きずの検出限界におよぼす影響について、きずを有する黒鉛試験片の熱画像データをもとに評価した。その結果、試験片と周囲空間の温度差を大きくすることによって、より小さなきずの映像が熱画像上で鮮明になることがわかった。

多波長域の赤外線サーモグラフィ装置を援用した三色放射温度計の提案とその定量評価に関する研究

稲垣 照美*; 石井 敏満; 岡本 芳三*

非破壊検査, 48(10), p.673 - 681, 1999/00

提案する赤外線三色分光放射温度計測法は、検出波長域の異なる3台の赤外線サーモグラフィ装置、あるいは3種類の赤外線フィルタを内蔵した装置を利用し、計測対象物の温度を計測する手法である。なお、計測に利用した赤外線サーモグラフィ装置は、2-13mの検出波長帯域を有している。本研究では、測定対象物表面の放射率をパラメータとした数値シミュレーションや一連の検証実験を実施した。その結果、赤外線三色分光法放射温度計測法が対象物表面の放射率や反射率、及び周囲環境条件を特定することなく5K程度の誤差で、対象物表面の真の温度を測定できることがわかった。また、この計測法は、放射率を特定しにくい対象物の二次元定量温度計測、及び原子力施設などの人が近寄り難い領域にある機器構造物の非破壊診断に有効となり得る可能性がある。

赤外線リモートセンシング計測評価技術,2; 非破壊検査と保守点検の実施例

石井 敏満; 岡本 芳三*; 鴨井 新生*

光アライアンス, 9(7), p.39 - 45, 1998/07

http://ci.nii.ac.jp/naid/40004881178

本報は、赤外線リモートセンシング計測評価技術による非破壊検査法と保守点検に関する最近の動向及び代表的実施例について解説したものである。この技術を非破壊検査法として利用する場合には、検査対象物の加熱・冷却が重要となる。そこで、これまでの研究報告や応用実施例での試験方法を加熱・冷却の方法で分類し、熱的非破壊検査試験法としてその項目及び概要を整理した。また、応用実施例として核融合炉炉内構造物の非破壊試験及び冷却水循環ポンプの保守検査に関する計測結果について整理した。更に、現在国内で進められている赤外線計測法を応用した非破壊検査試験に関する規格基準の整理を進めた。

赤外線サーモグラフィによる材料表面欠陥の検出に関する研究

石井 敏満; 岡本 芳三*; 衛藤 基邦; 大岡 紀一; 星屋 泰二

第2回サーモグラフィによる非破壊評価技術シンポジウム講演論文集, p.85 - 91, 1998/00

赤外線サーモグラフィを用いて、材料や構造物の表面きずを遠隔かつ非接触で非破壊的に検出する手法が注目されている。この手法では、試験対象物とその周囲空間の温度に差を与えた場合に、空洞放射効果によりきず部に生じる放射温度上昇を検出してきずを識別する。しかしながら、放射温度や放射率等の熱放射に関連した特性値は材料等の表面状態に起因して変化するため予め評価することが重要となる。本研究では、表面粗さの異なる原子炉用黒鉛IG-110とPGXについて上述の特性値の評価を行い、特に、表面の粗い黒鉛ほど材料表面の放射温度のばらつきが大きくなり、このばらつきがきず識別に影響を及ぼすことが分かった。また、上記黒鉛試料に加工した各種寸法のきずの検出試験を行い、きずの直径が大きいほど、そして深い傷ほど、識別に必要となる試験片とその周囲空間との温度差を大きくする必要があることが分かった。

赤外線放射計による核融合炉ダイバータ用銅-炭素繊維複合材料接合不良部の検出に関する研究

石井 敏満; 衛藤 基邦; 石橋 英人*; 稲垣 照美*; 岡本 芳三*

日本機械学会論文集,A, 60(579), p.2492 - 2497, 1994/11

https://doi.org/10.1299/kikaia.60.2492

核融合炉のダイバータは、プラズマディスラプション時にアーマタイル表面が損耗するため、交換可能な銅と炭素系材料の接合構造体が考えられる。これに伴い、交換(再接合)技術の開発や再接合後の健全性評価技術の確立が非常に重要になる。そこで本研究では、再接合後の健全性評価に、非破壊検査法として注目されている赤外線放射温度計測法の応用を試み以下のような知見を得ることができた。(1)接合されたタイルと剥離したタイルを有するダイバータ模擬試験体を利用し、タイル表面に熱エネルギーを入射した場合に、接合状態の違いにより生じる表面温度の差を、赤外線放射温度計測法により検出し、接合不良タイルを確認することができた。(2)アーマタイルに使われる炭素繊維複合材料を赤外線放射温度計測する場合に、把握しておかなければならない材料の放射率や射度係数等の各特性を計測することができた。

ヒートパイプ作動特性の可視化実験

露崎 典平; 斎藤 隆; 石上 信哉*; 河田 通敬*; 紺野 真信*; 神永 文人*; 岡本 芳三*

JAERI-M 88-196, 39 Pages, 1988/10

JAERI-M-88-196.pdf:3.16MB

原子炉プラントなどにヒートパイプを使用した場合、通常運転時の特性のみならず、事故時の過渡応答特性を求める必要がある。しかしながらヒートパイプの加熱部温度及び熱負荷が急変した場合のヒートパイプの過渡応答特性については、ほとんど研究がなされていないのが現状である。本研究は、原子炉中性子照射装置用の冷却に用いる重力型水ヒートパイプと同型の可視化模擬ヒートパイプ実験装置を作成し、これを用いて加熱部の熱負荷の過渡変化時及び定常時の作動流体の流動様式や沸騰と凝縮の機構を調べた。実験の結果、蒸発部が一定の作動温度以上であれば数秒で作動開始することがわかった。

高出力密度核融合炉における要素交換技術の基礎設計

西川 雅弘*; 後藤 誠一*; 三宅 正宣*; 岡本 芳三*; 星屋 泰二; 高橋 亮人*; 戸田 三郎*; 橘 英三郎*; 田戸 茂*; 岡本 真実*; et al.

高出力密度核融合炉における要素交換技術の基礎設計, 147 Pages, 1988/03

核融合炉概念設計において、小型、高出力密度化を指向すればするほど中性子壁負荷の問題が大きくなり、新たな材料改質技術が必要とされる。このような既存材料の改善・長寿命化技術あるいは新材料開発技術が進展したとしても、各部の要素交換・補修・修理を前提としない設計では、信頼性の確保が困難となる。本研究では、要素交換を前提として、交換ならびに補修、修理に対し、機械構造的機構に設計・工夫した技術を積極的に評価し、取り組むことにより、炉全体の機能向上を目指している。具体的には、形状記憶合金を足掛かりとして、広くトカマク炉などにおける要素交換の着脱部分に適用出来る「要素迅速交換技術」の評価、検討を行い、形状記憶合金駆動素子を応用した大口径コンパクトゲートバルブの有用性について提案する。

Ni-Ti系形状記憶合金の組織微細化

本橋 嘉信*; 大沢 圭一*; 星屋 泰二; 岡本 芳三*; 大森 宮次郎*

日立地方講演会講演論文集, p.148 - 150, 1988/00

形状記憶合金の降伏応力(すべり変形誘起応力)が低い場合、小さな外力で塑性変形を生じ、形状回復力も低くなる。そのため、形状記憶合金のすべり変形誘起応力を高めるための検討がなされ、結晶粒微細化、強加工(転位の導入)あるいは、時効析出等が提案されている。なかでも結晶粒微細化は、降伏応力が結晶粒径のマイナス二分の一乗に比例するとするホールペッチの式によれば、結晶粒が十分の一になると降伏応力は三倍以上となり、形状記憶特性の画期的な向上に繋がることから最も有望視されている。本報告では、数十mの結晶粒径を有するTi-Ni系形状記憶合金の結晶粒を冷間強加工及び再結晶により数mのオーダー迄微細化できるかどうかを検討した。その結果、最適な焼鈍条件と再結晶条件において結晶粒を三分の一以下の数mのオーダーに微細化できることが確認された。

Detection of surface flaw by infrared radiation sensor

岡本 芳三*; 神永 文人*; 刑部 真弘*; 大岡 紀一; 小川 和彦*; 金谷 邦雄

Technical Digest of the 7th Sensor Symp., 1988, p.107 - 110, 1988/00

物体表面より放出される赤外線放射エネルギーを非接触でとらえ、二次元のサーモ像と表示する赤外線ふく射計を使用して欠陥を検知すると共に、表面欠陥より放出される空洞ふく射作用により、欠陥の深さを求めることが可能な方法を示したものである。線状人工欠陥付試験片を試作し、本方法とX線透過試験及び超音波探傷試験による識別限界についての比較検討を行った。その結果、本方法及び放射線透過試験では、0.15mmまでの表面線状欠陥の検出が可能であり、超音波探傷試験では、0.3mmまでが限界であった。また、X線及び超音波による非破壊試験では、欠陥の深さを求めることは困難であるのに対し、本方法では、熱流場における空洞ふく射効果によるふく射温度差を求めることにより、欠陥深さと巾の比が3倍程度までの欠陥深さを求めることが可能であることを明らかにした。