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石尾 光太郎*; 中嶋 秀夫
鉄と鋼, 92(2), p.90 - 96, 2006/02
国際熱核融合実験炉(ITER: International Thermonuclear Experimental Reactor)のトロイダル磁場(TF)コイル容器では、316LN鋼が使用される。ステンレス鋼鍛鋼品であるSUS F 316LN鋼の窒素(N)成分範囲は0.10
0.16%、熱間圧延板であるSUS 316LN鋼のN成分範囲は0.120.22%であり、4Kにおける強度及び靱性は、そのN量の影響を顕著に受けるため、広範囲のN量の違いによる4K機械的特性を把握することは、316LN鋼を使用するうえで非常に重要である。これまで、SUS 316鋼の炭素(C)+窒素(N)量を変化させ、それらの4K引張挙動について調査した研究はあるが、C量を0.03%以下に低く抑え、N量のみを変化させた316LNステンレス鋼の引張挙動についてはほとんど研究されていない。そこで本研究では、広範囲にわたるN量を有する316LNステンレス鋼の基礎データを得ることを目的として、N量のみを変化させた316LNステンレス鋼の極低温から室温までの機械的特性に及ぼすNの影響を調査した。この結果、0.2%耐力に対する本実験結果のN寄与は316鋼とほぼ同等であることがわかった。
石尾 光太郎*; 濱田 一弥; 中嶋 秀夫
鉄と鋼, 92(1), p.30 - 35, 2006/01
国際熱核融合実験炉(ITER)のトロイダル磁場(TF)コイルのジャケット材には、316LNステンレス鋼が使用される。また、超伝導線材として、Nb
Snが使用されるため、ジャケットには、650
C,240時間の超伝導生成熱処理が施される。一般的にステンレス鋼がこのような熱処理(時効処理)を受けると、結晶粒界が鋭敏化し、低温靱性が低下する。その靱性低下を抑制するためには、少量のNb添加が有効であるとの報告があるが、Nb単独の効果であるか、その他の不純物、特にPの効果なのか不明な点が多い。そこで本研究では、事項処理した316LNステンレス鋼の4Kにおける機械的特性に及ぼすN, Nb, P及びCの影響について調査した。また、将来、NbSnに代わりNbAlが使用されることが予想されるため、時効条件は二種類とした。その結果、Nbは靱性低下の抑制にはあまり寄与せず、P, Cの効果が大きいことが新しい知見として得られた。また、得られた結果より、工業レベルのP量(0.024%)を有する316LNでは、C量を0.01%以下、N量を0.18%以下に抑えることが重要であることがわかった。
安藤 俊就; 檜山 忠雄; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 杉本 誠; 礒野 高明; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 9(2), p.628 - 631, 1999/06
被引用回数：8 パーセンタイル：51.47(Engineering, Electrical & Electronic)国際協力で進めている国際熱核融合実験炉(ITER)のR&Dにおいて最も重要な位置を占める中心ソレノイド・モデル・コイルの外層モジュールの建設が90%の完成をみるところまで進展した。その製作の内容について紹介する。
菊地 賢司; 加藤 崇; 杉本 誠; 石尾 光太郎*; 深谷 清; 加治 芳行
材料, 48(2), p.152 - 158, 1999/02
オブジェクト指向材料であるインコロイ908は、超伝導コイルジャケット材として核融合炉で使用するために開発したNi-Fe基材料で、超伝導化熱処理条件温度650度、超伝導温度-269度で使用される先進材料である。本論文は、アルゴン雰囲気で実施された熱処理でジャケットが割れた原因究明のため、割れた材料の組織、強度の調査、及び計算機シミュレーションにより力学的原因解明を行った結果を報告している。亀裂は3次元的に粒界に沿って進展していること、酸素の関与が認められること、かなり高い引張りの残留応力が塑性加工時に発生した可能性があることなどを明らかにした。最後に今後の対策として、引張りの応力発生を抑止できない以上、550度の手前の温度で十分にベーキングして、酸素濃度を下げる必要があることを提言している。
Sn conductor and central solenoid model coils for ITER高橋 良和; 安藤 俊就; 檜山 忠雄; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 杉本 誠; 礒野 高明; 押切 雅幸*; 河野 勝己; 小泉 徳潔; et al.
Fusion Engineering and Design, 41(1-4), p.271 - 275, 1998/09
被引用回数：4 パーセンタイル：38.66(Nuclear Science & Technology)原研において、ITER-EDAのもと、中心ソレノイド(CS)モデル・コイルを開発している。本コイル閉導体は、NbSnが用いられ、ほぼ完成しつつある。導体接続部、熱処理及び巻線技術のR&Dが行われ、それぞれの技術が確立された。これを踏まえて、外層モジュール(8層)の最初の1層の巻線が完成した。本コイルは、1998年に完成し、原研の試験装置において実験が行われる予定である。
石尾 光太郎*; 中嶋 秀夫; 布谷 嘉彦; 三浦 友史; 川崎 勉*; 辻 博史
Advances in Cryogenic Engineering Materials, 44, p.73 - 80, 1998/00
ITER・TFコイル構造材は、最大約400mmの厚さを持ち、さらに高強度、高靱性が要求される。それゆえ高強度、高靱性を有する極厚母材や溶接継手開発のR&Dが必要になる。我々は、TFコイルの構造材として、1200MPa以上の0.2%耐力と200MPa√m以上の破壊靱性値を持つ、JCS(JJ1、JK2及びJN1鋼)の開発に成功した。JCSの極厚材の製造性及び溶接性を証明するために、200mm厚以上の鍛造材及び、200mm厚板のTIG溶接の試作を行った。4KにおけるJCSの強度、靱性は、たとえ200mm厚溶接でも、NISTのラインより高い値が示された。溶接部は完全オーステナイトであるにもかかわらず、割れや有害なブローホールは観察されなかった。JJ1鋼では、500mm厚鍛造材の試作に成功し、十分に高強度、高靱性が得られ、500mm厚まで供給できることを証明した。
土屋 佳則*; 皆川 宣明; 森井 幸生; 加藤 崇; 中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 渡辺 郁夫*; 石尾 光太郎*; 阿部 哲也; 辻 博史
Physica B; Condensed Matter, 241-243, p.1264 - 1266, 1998/00
被引用回数：3 パーセンタイル：27.09(Physics, Condensed Matter)核融合実験炉用超伝導コイルジャケット材料として検討が進められているニッケル鉄系析出硬化型超合金INCOLOY908には曲げ加工による残留応力が存在する。その合金は、ある温度、酸素濃度、残留応力の条件下で粒界酸素腐食による割れが発生する問題がある。内部残留応力を非破壊的に測定するため中性子回折を行った。その結果、試験ジャケットの一部に粒界酸素腐食条件である200MPa以上の引張応力が残っていることが判明した。
礒野 高明; 布谷 嘉彦; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 杉本 誠; 小泉 徳潔; 伊藤 智庸*; 種田 雅信*; 渡辺 郁雄*; 野澤 正信*; et al.
低温工学, 33(7), p.473 - 478, 1998/00
SMESモデルコイルは、100kwh/20MWのSMESパイロットプラントのR&Dとして製作され、20kA定格で2.8Tの磁界を発生する。直流通電試験の結果、定格まで安定に通電でき、最大30kAまで通電した。温度を上げて限界性能を測定した結果、素線の性能から期待されるコイル性能を有し、劣化がないことが判明した。
和智 良裕*; 花井 哲*; 河合 正道*; 小野 通隆*; 平岸 政洋*; 浜島 高太郎*; 石尾 光太郎*; 中嶋 秀夫; 辻 博史; 篠田 公之*; et al.
低温工学, 33(7), p.479 - 484, 1998/00
SMESモデルコイルの機械的特性を、通電中の歪、変位を測定することにより評価した。変位は弾性的であり、歪は解析結果と一致して十分低かった。よって機械的強度に問題がないことが実証できた。また、アコースティック・エミッション(AE)センサーでは、初期励磁とそれ以降では、AE信号が激減すること、コイル巻線部とサポート部で、AE信号の周波数が異なることが判明した。
石尾 光太郎*; 中嶋 秀夫; 川崎 勉*; 上原 聡明*; 辻 博史; F.Wong*; 島本 進*
Proc. of 15th Int. Conf. on Magnet Technology (MT-15), p.989 - 992, 1997/10
ITERのTFコイル構造材には、4Kにおいて高強度(0.2%耐力が1000MPa以上)及び高靱性(破壊靱性K
が200MPa√m以上)が要求される。このITERターゲットを立証するために、構造材料の特性を評価するための国際共同作業が現在進行している。日本原子力研究所はITERターゲットを満足するJJ1及びJK2鋼を開発し、それらの圧延材の製作性及び溶接性を証明するために、110mm厚圧延材及びTIG溶接継手の試作を行った。それらの結果、JJ1及びJK2鋼の強度及び破壊靱性が、溶接継手を含めて、ITERターゲットを満たすことが立証された。さらに110mm厚JJ1及びJK2鋼溶接継手は、完全オーステナイトであるにもかかわらず、非破壊検査からは、割れや有害な欠陥は見られなかった。
菊地 賢司; 加藤 崇; 杉本 誠; 石尾 光太郎*; 深谷 清; 加治 芳行
第35回高温強度シンポジウム前刷集, p.95 - 99, 1997/00
インコロイ908は核融合炉の超伝導コイルジャケット材として材料設計され、充分にその機能を満たすポテンシャルを秘めている。一方、他の超合金と同様に、酸化により粒界割れを起こしやすいという弱点がある。本報告は、熱処理中に割れたジャケット材の原因を解析し、粒界割れの防止対策を示している。解析では、従来の材料研究における顕微鏡を用いたミクロ的な解析手法と陽解析に基づく大規模計算機シミュレーションの手法を融合させながら、波面の元素分析、破断材の機械的強度の変化測定、X線による表面残留応力の測定、塑性加工過程の計算機シミュレーションについて実施した。その結果、亀裂先端部の酸素濃度は検出限界以下であったこと、残留応力は塑性加工のプロセス上排除できないことなどを明らかにした。
