A Study on convection in molten zone of aluminum alloy during Fe/Al resistance spot welding

伊與田 宗慶*; 松田 朋己*; 佐野 智一*; 茂田 正哉*; 菖蒲 敬久; 湯本 博勝*; Koyama, Takahisa*; Yamazaki, Hiroshi*; 仙波 泰徳*; 大橋 治彦*; et al.

Journal of Manufacturing Processes, 94, p.424 - 434, 2023/05

https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2023.03.032

Aluminum alloys are increasingly being applied to automobile bodies to reduce the weight of automobiles. In joining steel materials and aluminum alloys using resistance spot welding (RSW), it is important to control the state of intermetallic compounds due to the temperature at the joining interface. In other words, in RSW of Fe/Al dissimilar materials, it is necessary to clarify the heating and cooling phenomena of the interface temperature during joining. Although the convection behavior of the molten aluminum alloy is thought to influence the temperature distribution at the joining interface, there are no studies that have directly observed this phenomenon. In this study, convection in molten zone of aluminum alloy during RSW of steel and aluminum alloy is discussed. Direct observations were attempted in order to clarify the convection behavior of the molten aluminum alloy in RSW of steel and aluminum alloy. The main feature of this experiment is that a real-scale test piece and an RSW apparatus used in actual production were used to observe convection during actual production. The observation experiments were conducted using synchrotron radiation X-ray at SPring-8. During welding, the specimens were irradiated with synchrotron radiation X-ray, and convection was observed from the behavior of tracer particles placed on the specimens. As a results, three types of convection were observed: radial outward convection from the center of the molten zone at the joining interface, convection from the edge of the molten zone toward its center, and weak circulating convection at the edge of the molten zone. And, small convection velocities were generated at the edge of the molten zone. Furthermore, the convection velocity inside the molten zone was calculated to be approximately 1.75 m/s. In addition, it was shown that there is a correlation between convection behavior and the shape of the molten zone.

Preparation of nano-structure controlled ion-exchange membranes by ion beams and their application to seawater concentration

八巻 徹也*; 後藤 光暁*; 澤田 真一*; 越川 博*; 喜多村 茜; 比嘉 充*

QST-M-8; QST Takasaki Annual Report 2016, P. 35, 2018/03

https://repo.qst.go.jp/records/73811

本研究では、重イオンビームグラフト重合法によりイオン交換膜を作製する手法を開発し、海水濃縮に応用した。フッ素樹脂(ETFE)の基材に対して、560MeVのXeビームをフルエンス310 110ions/smで照射し、その後、スチレンスルホン酸エチルエステルのグラフトと加水分解及び、クロロメチルスチレンのグラフトと四級化によってイオン交換膜を得た。イオン交換容量は2.02.5mmol/gに調節した。作製した膜の吸水率及び抵抗値は、従来の線照射膜に比べて低い結果を示し、海水濃縮に適することがわかった。これは、イオンビームによってナノメートルスケールの局所的かつ高密度なエネルギー付与を制御した結果である。なお、フルエンス310ions/smの場合、イオントラック径は250nmで、全体に占める体積の割合はわずか14%であった。

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,2; NUMO-JAEA共同研究報告書(2012年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 早野 明; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2013-037, 455 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-037.pdf:42.0MB

原子力機構(JAEA)及び原子力発電環境整備機構(NUMO)は、平成24年度に引き続き、JAEAがこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に直接適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくことを目的として、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて検討した。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討については、平成24年度に引き続き、結晶質岩を対象とした地下水移行時間の評価ツリーを拡充するとともに、新たに堆積岩を対象とした評価ツリーを作成した。(2)シナリオの構築に関する検討については、平成24年度の状態設定手順を実務的な観点から見直し、緩衝材を対象として試行した。また、安全機能への不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討については、母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の条件変換手法を含む設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。さらに、溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

Sulfate complexation of element 104, Rf, in HSO/HNO mixed solution

Li, Z.*; 豊嶋 厚史; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 佐藤 望; 菊池 貴宏; 永目 諭一郎; Schdel, M.; Pershina, V.*; et al.

Radiochimica Acta, 100(3), p.157 - 164, 2012/03

https://doi.org/10.1524/ract.2012.1898

The cation-exchange behavior of Rf ( = 78 s) produced in the Cm(O, 5) reaction was studied on a one-atom-at-a-time scale in 0.15-0.69 M HSO/HNO mixed solutions ([H] = 1.0 M) using an automated ion-exchange separation apparatus coupled with the detection system for alpha-spectroscopy (AIDA). It was found that adsorption probabilities (ads) of Rf on cation-exchange resin decrease with an increase of [HSO], showing a successive formation of Rf sulfate complexes. Rf exhibits a weaker complex formation tendency compared to the lighter homologues Zr and Hf. This is in good agreement with theoretical predictions including relativistic effects.

Identified charged hadron production in collisions at = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.064903

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からのの横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。またやスケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

Investigation of the helical divertor function and the future plan of a closed divertor for efficient particle control in the LHD plasma periphery

庄司 主*; 増崎 貴*; 小林 政弘*; 後藤 基志*; 森崎 友宏*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 岩前 敦; 坂上 篤史*; LHD実験グループ*

Fusion Science and Technology, 58(1), p.208 - 218, 2010/07

https://doi.org/10.13182/FST10-04

The function of the divertor plasmas on the particle control in the plasma periphery is investigated from view points of magnetic field line structure and neutral particle transport. It shows that the particle and heat deposition on the divertor plate arrays are explained by the distribution of strike points calculated by magnetic field line tracing with a randam walk process, which is experimentally supported by measurements in various magnetic configurations. Control of neutral particle fueling from the divertor plate is essential for sustaining long pulse discharges and achieving Super Dense Core plasma. The behavior of neutral particles in the plasma periphery has been investigated by emission measurements and a neutral particles transport simulation. It reveals that the main particle source in an ICRF heated long pulse discharge is from the divertor plates heated by protons accelerated by ICRF waves, and the spatial profile of the neutral particle density in various magnetic configurations is explained by the distribution of the strike points. Basing on this analysis, a closed divertor configuration optimized for the intrinsic magnetic field line structure in the Large Helical Devices is proposed for efficient particle control and heat load reduction on the divertor plates.

粗さ計による段差測定手法の開発

八木澤 博; 新井 貴; 後藤 純孝*; 神永 敦嗣; 宮 直之

KEK Proceedings 2003-16 (CD-ROM), 4 Pages, 2004/02

実験運転後のプラズマ対向壁(タイル)表面に発生する損耗や堆積層の寸法測定を目的として、粗さ計(センサとアンプ)とフライス盤を用いたm単位の測定手法の開発を行った。開発にあたっては表面に溝を付けたタイル製作の実施,粗さ計の選定及び実測,測定時の手法検討、及び適用性確認試験として高精度三次元測定計によるデータの比較と測定結果の再現性の確認までを実施した。基本的な測定方法としてはタイル表面と溝面の段差について2台の粗さ計を用いて、その差分を確認し、実験運転前後の当該箇所の差分を比較することにより損耗と堆積層の寸法を明確にするものである。今回の試験では運転前のタイルのみを対象とした。試験結果から絶対値の測定では三次元計測計との差が大きく、問題点を再度吟味する必要があることがわかった。しかし、再現性試験では、毎回の誤差が1m未満であり、実験運転後のデータと比較を行う相対値評価では粗さ計とフライス盤を組合せた測定手法の適用性が十分高いという見通しを得た。

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Chujo, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

https://doi.org/10.1088/0029-5515/43/7/314

原型炉の経済性と環境適合性のさらなる向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉と同様に強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御を持ち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。JT-60の既存設備を最大限活用し、新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現を目指し、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という重要課題に取り組むことができるよう設計を行った。

Hydrogen isotope behavior in in-vessel components used for DD plasma operation of JT-60U by SIMS and XPS technique

大矢 恭久*; 廣畑 優子*; 森本 泰臣*; 吉田 肇*; 児玉 博*; 木津 要; 柳生 純一; 後藤 純孝*; 正木 圭; 奥野 健二*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.209 - 213, 2003/03

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(02)01451-4

JT-60UのDD放電実験を行ったダイバータ領域のタイル(ドームユニット,外側ダイバータ,外側バッフル板)中の水素同位体分析について二次イオン質量分析法(SIMS)を用いて行った。また、グラファイト,ボロン,酸素の化学状態についてX線光電子分光法(XPS)を用いて分析した。その結果、タイル内部の水素,重水素量はドームユニット,外側バッフル板で高く、外側ダイバータでは低かった。これらの結果からグラファイトタイル中の水素濃度はDD放電実験時のタイル温度,イオンフラックスなどに大きく影響していると考えられる。また、XPSの結果より、ドームユニットの内側部分においてC-1sピーク位置の大きな変化が見られ、タイル表面では炭化水素が形成されていることが示唆され、これらの結果はSIMSの分析結果とよく一致する結果であった。また表面にはボロニゼーションの結果堆積したと考えられるボロンも存在していることが明らかとなった。

酸素プラズマによる塩廃棄物の直接ガラス固化(公募型研究における共同研究報告書)

鈴木 正昭*; 関口 秀俊*; 赤塚 洋*; 後藤 孝宣*; 大杉 武史*; 小林 洋昭; 中澤 修

JNC TY8400 2002-016, 158 Pages, 2002/03

JNC-TY8400-2002-016.pdf:15.93MB

酸素プラズマによる塩廃棄物を直接ガラス固化するプロセスを提案し、その可能性を調べることを目的に実験を行った。新しく作成した実験装置は電気炉部分とプラズマ生成部分からなる。ルツボ中で塩化物とガラスの混合物を電気炉で溶融後、そのまま酸素プラズマが照射される。光学的測定では、我々の開発したマイクロ波放電装置による大気圧酸素プラズマの特性が測定され、電子密度は10/-3程度と極めて低いが、酸素原子密度は10/18cm/-3と極めて高く、酸素原子ラジカル源として優れていることがわかった。固化体製造・評価実験においては、金属元素がガラス内に固化できることを確認し、酸素プラズマの照射による影響、すなわち多量の酸素溶解が何らかの作用で塩素の減少、ガラス中の金属元素の閉じこめに影響をもたらすことがわかった。また、酸素分子が物理的に溶解・拡散するモデルにより溶解量を推算し、溶融ガラスへの多量な酸素の溶解は酸素分子の物理的な溶解および拡散のモデルでは説明できず、プラズマ中の酸素が酸素ラジカルの形態で溶融ガラスへ溶解したためであると結論した。本研究により、塩廃棄物の直接ガラス固化プロセスについての基礎データが得られ、工学規模での実証に対する課題が抽出されるなど、プロセス評価上重要な知見が得られた。