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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
被引用回数：3 パーセンタイル：83.33(Engineering, Manufacturing)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.
ion beams for ITER NB accelerator梅田 尚孝; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 戸張 博之; 渡邊 和弘; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 井上 多加志; 小島 有志; 花田 磨砂也
Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02B304_1 - 02B304_3, 2014/02
被引用回数：12 パーセンタイル：48.35(Instruments & Instrumentation)原子力機構では、ITER中性粒子入射装置用加速器を実現するため、静電5段加速の負イオン加速器の開発を行なっている。これまで目標値のビームエネルギー1MeV、電流密度200A/m
の負イオンビーム加速に対して、850keV, 185A/mの加速に成功しているが、高い電極熱負荷によりビームパルス幅は0.4秒に制限されていた。今回、フィルター磁場によるビーム偏向を補正するため、0.5mmの孔軸変位を採用した新たな引出部を開発した。これにより、フィルター磁場によるビーム偏向を6mradから1mradに低減し、負イオンの衝突による電極熱負荷を23%から15%に低減した。この結果、高パワーでの長時間加速が可能となり、ビームエネルギー881keV, 電流密度130A/mの負イオンビームを8.7秒間加速することができ、100MW/mを越えるパワー密度でパルス幅を1桁上げることに成功した。
柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 戸張 博之; 小島 有志; 吉田 雅史; 谷口 正樹; 大楽 正幸; 前島 哲也; 山中 晴彦; 渡邊 和弘; et al.
Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02B320_1 - 02B320_3, 2014/02
被引用回数：29 パーセンタイル：75.07(Instruments & Instrumentation)ITER, JT-60SA及びDEMO用の核融合炉の加熱・電流駆動に必要なNBIに向けて、高パワー・長パルス用負イオン引出し部の電極を今回新たに開発した。まず、長パルスの間、十分除熱できる電極を熱解析で設計した。次に、負イオン加速試験で、新しい電極の負イオン生成と電子抑制能力について実験的に検証した。その結果、負イオン電流は1.3倍増加し、懸念していた電子電流の増加は抑えることができ、さらにビーム発散角も4mradまで十分低減できることを明らかにした。
戸張 博之; 井上 多加志; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; 栗山 正明*; et al.
Fusion Engineering and Design, 88(6-8), p.975 - 979, 2013/10
被引用回数：1 パーセンタイル：10.61(Nuclear Science & Technology)日本が調達するITER NB機器の1つであるHVブッシングは、コバールをロウ付け接合したセラミックリングとFRPリングからなる2重絶縁管を、5段積み重ねた多芯絶縁フィードスルーである。0.6MPaの絶縁ガス領域と真空の隔壁となるHVブッシングでは、差圧によって生じる圧力荷重や地震荷重並びに自重をFRPリングで支持することが求められる。また、セラミックロウ付け接合部が真空境界となり、ここでは外部に充填する0.6MPaの空気圧に耐える機械強度が求められる。これらの荷重に耐え、安全係数
3.5となる設計案を構築するために、機械構造解析を実施した。FRPについては、発生するせん断力に対する機械強度を増すために繊維を直交させたガラスクロスを周方向に巻いた2次元等方性FRPリングを用いるべきことを明らかにし、またロウ付け接合部については、コバールの形状、固定方法を工夫して応力を低減した。その結果、ITERの要求を満たす構造案を構築できた。
柏木 美恵子; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; 大楽 正幸; 戸張 博之; 山中 晴彦; 渡邊 和弘; 井上 多加志; DeEsch, H. P. L.*; Grisham, L. R.*; et al.
AIP Conference Proceedings 1515, p.227 - 236, 2013/02
被引用回数：12 パーセンタイル：96.05(Physics, Applied)ITER中性粒子入射装置(NBI)用の5段多孔多段(MAMuG)加速器では、1MeV, 40Aの重水素(D
)負イオンビームを1時間に渡り生成する。しかし、電子抑制用の磁場やビーム間に働く反発力でビームが大きく偏向して電極に衝突し、高い熱負荷を生じて運転を妨げることが問題となっていた。そこで3次元のビーム軌道解析を用いて、孔軸をずらしたり金属突起を付けることで、ビーム偏向と逆方向にビームを曲げる電界の歪みを形成してビーム偏向を補正する方法を検討した。磁場によるビーム偏向については、引出し部の直径17mmの孔をわずか0.6mm変位させて電界の歪みを形成することでビーム発散角を維持したまま補正できることを明らかにした。またビーム間の反発による偏向に対しては、引出部裏の多孔領域周辺に取り付けた金属板の厚みを3mmまで増やし、孔位置から徐々に遠ざけて30mmの位置に設置したとき、弱い電界の歪みで緩やかにビーム軌道を曲げて、発散角を維持したままビーム偏向を補正できることを示し、これらの結果をITERの設計に反映させた。
H ion beam acceleration at JAEA for the ITER neutral beam injector戸張 博之; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 大楽 正幸; 梅田 尚孝; 山中 晴彦; 土田 一輝; 武本 純平; 渡邊 和弘; 井上 多加志; et al.
Plasma Science and Technology, 15(2), p.179 - 183, 2013/02
被引用回数：1 パーセンタイル：4.36(Physics, Fluids & Plasmas)ITER NBI用負イオン加速器及びHVブッシング開発において1MV真空絶縁が共通課題である。HVブッシングでは、外径1.56mのセラミックリングとその外周にFRPリングを二重配置し、これを5段積み重ねて1MVを絶縁する。二重構造ゆえ絶縁体周辺に三重点が複数存在する。これら三重点の電界を同時に低減するために、電界解析により形状を選定した3つの電界緩和部品の組合せる電界緩和構造を考案した。これを1段分の実規模モックアップに適用し耐電圧試験を実施したところ、定格の120%の-240kVを安定に保持し、ITERで要求される絶縁性能を実証した。MeV級加速器では、加速器内に存在する段差や端部における局所的な電界集中により十分な耐電圧性能が得られていなかった。そこで、電極間距離の延伸,端部曲率の増大を図り、電界を低減させ、真空中で1MVの安定保持を達成した。また、加速器内の磁場及び空間電荷反発によりビーム偏向を補正する電極を用いることで、ビームの電極への衝突を抑制し、ITER要求値をほぼ満足する980keV, 185A/mの負イオンビーム加速に成功した。
谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 大楽 正幸; 武本 純平; 戸張 博之; 土田 一輝; 山中 晴彦; 渡邊 和弘; 小島 有志; et al.
Review of Scientific Instruments, 83(2), p.02B121_1 - 02B121_3, 2012/02
被引用回数：11 パーセンタイル：46.79(Instruments & Instrumentation)原子力機構では、ITER NBIで要求される1MeV, 200A/mの負イオン加速実証のため、MeV級加速器の開発を行っている。このような高パワー加速実現のためには、加速器の耐電圧向上が一つの鍵となる。本研究では、MeV級加速器の耐電圧特性試験で得られた知見に基づき、電極間ギャップの延長や支持枠角部の曲率を増加させるなど、耐電圧改善のための改造を行った。その結果、真空中での1MV保持に成功した。さらに、磁場や空間電荷反発により偏向するビーム軌道を電子抑制電極の孔ずれにより補正した結果、ビームの電極への衝突が抑制され、ビーム電流が増加するとともにビーム加速時の耐電圧が向上した。これらの加速器改良により、負イオンビームのエネルギー,電流はITER要求値にほぼ相当する980keV, 185A/mまで増加した。
谷口 正樹; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 戸張 博之; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 土田 一輝; 小島 有志; et al.
AIP Conference Proceedings 1390, p.449 - 456, 2011/09
被引用回数：2 パーセンタイル：53.22(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)原子力機構では、ITER中性粒子入射加熱装置(NBI)用として多孔多段型負イオン加速器(MeV級加速器)の開発を行っている。現在までに、MeV級加速器では796keV, 140A/mの負イオン加速に成功したが、ITER要求値である1MeV, 200A/mの負イオン加速達成には加速器の耐電圧性能改善が不可欠である。JT-60用加速器やMeV級加速器においてさまざまな加速器体系で実施した耐電圧試験の結果、実機の保持電圧は電極支持枠部の段差や角部における電界集中により、加速器の設計に用いた理想的電極での試験結果より50%低下することが明らかとなった。これらの知見に基づき、電極間ギャップの延長や支持枠角部の曲率を増加させるなど、電界集中を抑制するための改造を行った。その結果、真空下での保持可能電圧は835kVから1MVに向上し、加速された負イオンの電圧,電流は879keV, 157A/mに増加した。
柏木 美恵子; 井上 多加志; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; Grisham, L. R.*; 大楽 正幸; 武本 純平; 戸張 博之; 土田 一輝; 渡邊 和弘; et al.
AIP Conference Proceedings 1390, p.457 - 465, 2011/09
被引用回数：9 パーセンタイル：88.64(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)原子力機構では、5段の多孔多段電極(MAMuG)加速器を用いて、ITERの設計値である1MeV, 200A/mの水素負イオンビーム加速を目指している。最近の耐電圧試験で加速器内の局所的な電界集中を低減するために金属間ギャップを延長した結果、真空耐電圧が大幅に改善し、1MVで4000秒の電圧保持に成功した。これに伴い、ビームエネルギーも800keVから900keVレベルに増加したが、ギャップ長を長くしたために磁場と空間電荷反発で生じるビーム偏向が加速器内で顕著になり、ビームが電極に衝突し、絶縁破壊を誘発していることが明らかとなった。そこで、3次元マルチビームレット解析で、ビーム偏向量を明らかにし、その補正方法を検討した。この結果、磁場による偏向補正のために電子抑制電極の各孔に0.8mmの孔軸変位を、さらに空間電荷反発の補正のために孔部周辺に厚み1mmの電界補正板を設けることで、1MeVのビームを補正できる見込みを得た。この偏向補正法を加速器に組み込み、偏向試験を進めており、これらの結果を報告する。
土田 一輝; 渡邊 和弘; 戸張 博之; 武本 純平; 山中 晴彦; 井上 多加志
電気学会研究会資料,原子力研究会(NE-11-001
004・006010), p.17 - 22, 2011/09
ITERプラズマの加熱と電流駆動のために大電力の中性粒子ビーム入射装置(NBI)が計画されており、日本は1MVの発生,伝送,サージ抑制にかかわる主要な機器(超高圧直流発生器,高電圧ブッシングなど)の技術開発と調達を担当している。講演では、NB電源システム開発の全貌と、1MV絶縁のための冷却水用絶縁配管,世界最大径の大型セラミックを用いたブッシングなどの要素技術開発の進展を報告する。
戸張 博之; 井上 多加志; 花田 磨砂也; 大楽 正幸; 渡邊 和弘; 梅田 尚孝; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 山中 晴彦; 武本 純平; et al.
Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03
ITER NBI用高電圧(HV)ブッシングは、ガス絶縁方式である-1MV高圧電源伝送系と真空中に設置する負イオン源及び静電加速器の間の圧力隔壁であり、かつ電力を絶縁導入する重要な機器である。原子力機構では、これまでに5段重ねのHVブッシングの絶縁材に用いる世界最大(外径1.56m)の大口径セラミックの開発に成功した。また、サンプル試験や強度解析を行い、セラミックと金属を一体化する接合技術の開発を進めてきた。そして今回、この大口径セラミックに適用可能な厚肉コバール材を用いたロウ付け接合技術の開発に成功した。さらに、大口径セラミック,金属フランジなどを一体に組み上げHVブッシングの1段分を実サイズで模擬したモックアップを試作し、耐電圧試験を実施した。その結果、1段あたりの定格電圧の20%上回る240kVを1時間以上に渡り安定に保持し、ITER NBIで要求される絶縁性能を実証した。
柏木 美恵子; 谷口 正樹; 小島 有志; 大楽 正幸; 花田 磨砂也; Hemsworth, R. S.*; 水野 貴敏*; 武本 純平; 田中 政信*; 田中 豊*; et al.
Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03
原子力機構の多孔多段加速器では、ITERの中性粒子入射装置に必要な1MeV, 200A/mの負イオンビーム加速を目指している。耐電圧試験では、加速器の耐電圧は理想的な電極の耐電圧の半分程度であることがわかった。複雑な構造を有する電極や電極支持部の局所的な電界集中が問題であると考え、電極間ギャップを延長し、電極支持部の端部の曲率を大きくして電界集中を抑えた。その結果、真空耐電圧が改善し、1MVで4000秒の電圧保持を達成した。ビーム加速でも、従来の796keV, 0.32A (140A/m)から879keV, 0.36A (157A/m)に大きく進展した。一方、ビーム加速試験では、磁場とビーム間の空間電荷反発によりビームが曲げられて電極に衝突し、ビームエネルギー・電流減少の原因となっていた。3次元ビーム解析において、このビームの偏向量を明らかにして孔ずれと電界補正板を用いたビーム偏向補正方法を設計し、加速器試験でこの補正法が有効に機能することを確認した。
山本 昌則; 渡邊 和弘; 山中 晴彦; 武本 純平; 山下 泰郎*; 井上 多加志
JAEA-Technology 2010-029, 60 Pages, 2010/08
JAEA-Technology-2010-029.pdf:10.49MB
ITER用中性粒子入射装置電源は、エネルギー1MeVで電流40Aの負イオンビームを加速するための-1MV超高電圧直流電源システムである。原子力機構はITER国内機関(JADA)として、-1MV超高電圧発生部,冷却水絶縁供給用高電位デッキ2, -1MV絶縁トランス,電力トランスミッションライン,サージ抑制機器,現地での電源試験のための機器等、主要な超高電圧機器の調達を担当する。中性粒子入射装置を安定に動作させるためには、イオン源加速部で発生する放電破壊時に電源から加速部へ流入するサージエネルギーを抑制し、加速部が放電破壊によって損傷されることを防ぐことが必要である。このために、電源回路にはサージ抑制機能が必要となる。ITER中性粒子入射装置電源のサージ特性について、最新のITERサイト機器配置等の諸条件を考慮した等価回路を作成し、回路解析コードEMTDCを用いてサージ抑制機器の最適化設計を行った。その結果、放電破壊の際のイオン源加速部への流入エネルギーをITERの要求値50J以下に対して25J程度に抑制できることを確認した。これによって、ITER用NBI電源における要求性能を満足するサージ抑制機能の実現の見通しを得た。
鈴木 基史*; 塚本 崇志*; 井上 晴彦*; 渡辺 智; 松橋 信平; 高橋 美智子*; 中西 啓仁*; 森 敏*; 西澤 直子*
Plant Molecular Biology, 66(6), p.609 - 617, 2008/04
被引用回数：138 パーセンタイル：95.23(Biochemistry & Molecular Biology)Rice secretes Deoxymugineic acid (DMA) in response to Fe deficiency to take up Fe in the form of Fe(III)-DMS complex. In contrast with barley, the roots of which secrete DMS in response to Zn deficiency, the amount of DMA secreted by rice roots was slightly decreased under conditions of low Zn supply. There was a concomitant increase in endogenous DMA in rice shoots, suggesting that DMA plays a role in the translocation of Zn within Zn-deficient rice plants. The expression of 
and 
was not increased in Zn-deficient roots but that of 
was increased in Zn-deficient roots and shoots. The expression of 
was also increased in Zn-deficient roots and dramatically increased in shoots; correspondingly, HPLC analysis was unable to detect nicotianamine in Zn-deficient shoots. The expression of 
was increased in Zn-deficient shoots. Analyses using the positron-emitting tracer imaging system (PETIS) showed that Zn-deficient rice roots absorbed less 
Zn-DMA than Zn
. Importantly, supply of Zn-DMA rather than Zn increased the translocation of Zn into the leaves of Zn-deficient plants. This was especially evident in the discrimination center (DC). These results suggest that DMA in Zn-deficient rice plants has an important role in the distribution of Zn within the plant rather than in the absorption of Zn from the soil.
戸張 博之; 井上 多加志; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 梅田 尚孝; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 武本 純平; 渡邊 和弘; 坂本 慶司
no journal, ,
ITER NBIの高電圧ブッシングは、絶縁ガス中で伝送される電力及び冷却水を真空中に設置されるイオン源,加速器に100万ボルトを絶縁しつつ供給する絶縁導入部である。高電圧ブッシングは絶縁材を5段重ねにした構造であり、内部に多くの配管,配線が貫通するため絶縁材には外径1.56mのセラミックリングが必要である。しかしながら、従来の技術で製作できるセラミックリングは1m程度が限界であった。また、セラミックリングが真空とガスの境界になるため、セラミックと金属を接合し、密閉する必要があるが、これほど大型セラミックの接合方法は確立していなかった。そこで、新たなセラミック成形法及び大型セラミックリングと金属の接合方法を開発した。さらに、絶縁材と金属の接合部を起点とする放電を抑制する電界緩和部品を開発し、ITER NBIと同規模の大型絶縁体を試作した。真空中で大型絶縁体の耐電圧試験を行ったところ、24万ボルトを1時間以上にわたり安定に保持し、ITER NBIで要求される絶縁性能を実証した。
井上 多加志; 大楽 正幸; 柏木 美恵子; 水野 貴敏; 谷口 正樹; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 山中 晴彦
no journal, ,
原子力機構では、ITER中性粒子入射加熱装置(NBI)に向けて多孔5段静電加速器(MeV級加速器)と加速器に電力を供給するHVブッシングの開発を行っている。これまで、陰極三重点の電界緩和(約1kV/mm)によりFRP製絶縁管の真空側沿面での放電を抑制して、運転ガス圧条件(水素ガス圧0.1Pa程度)で1MV保持を達成していた。今回、電極-支持枠間の段差・ギャップ・角部や固定用ネジなどを起点とした放電痕に着目し、局所的な電界集中を低減するため、従来72-90mmであった加速器電極の真空ギャップを100mmに延長し、真空中(10
Pa)での1MV保持に成功した。この結果、従来記録(796keV, 320mA)を大きく更新する879keV, 360mA, 0.2s(0.32MW)の水素負イオン加速に成功した。
戸張 博之; 井上 多加志; 大楽 正幸; 渡邊 和弘; 山中 晴彦; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 武本 純平; 坂本 慶司
no journal, ,
ITER NBIの高電圧ブッシングは、ガス絶縁型の高圧電源伝送系を真空中に設置されるイオン源,加速器に接続する100万ボルト絶縁導入部であり、かつ圧力隔壁の役割を果たす。高電圧ブッシングは絶縁材である高純度セラミックリングを5段重ねにした構造である。内部に多くの配管,配線が互いに絶縁して配置するため外径1.56mのセラミックリングが必要である。しかしながら、従来の技術で製作できるセラミックリングは1m程度が限界であった。また、セラミックリングが真空とガスの境界になるため、セラミックと金属を接合し、密閉する必要があるが、これほど大型セラミックの接合方法は確立していなかった。そこで、今回新たなセラミック成形法及び大型セラミックリングと金属の接合方法を開発した。さらに、絶縁材と金属の接合部を起点とする放電を抑制する電界緩和部品を開発し、ITER NBIと同規模の大型絶縁体を試作した。真空中で大型絶縁体の耐電圧試験を行ったところ、24万ボルトを1時間以上に渡り安定に保持し、ITER NBIで要求される絶縁性能を実証した。
渡邊 和弘; 武本 純平; 山中 晴彦; 土田 一輝; 大楽 正幸; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 井上 多加志; et al.
no journal, ,
ITERではプラズマ加熱・電流駆動装置として、エネルギーが1MeVで1基あたりの入射パワーが16.5MWの中性粒子入射装置(NB)2基が設置される。また、実機建設に先立ち、実機と同一仕様のNB試験装置(NBTF)をイタリア・パドバに建設し、性能試験を実施することが合意されている。これらの装置の直流1MV高圧電源の主要部を日本国内機関(JADA)が分担する。これまでに、日本が分担する機器である直流-1MV高圧発生器, -1MV絶縁変圧器, -1MV伝送系などを中心とする機器についての主要機器仕様を確定し、調達協定の準備を進めている。さらに、EU側の機器との電気的及び機械的取合いについて議論し、大筋で合意を得ている。
土田 一輝; 渡邊 和弘; 山中 晴彦; 武本 純平; 井上 多加志; 田中 滋*; 山下 泰郎*
no journal, ,
ITER中性粒子ビーム加熱装置において大電力ビームを長時間発生するために負イオン源や加速器の冷却は不可欠である。これらの機器は、-1MVの高電位にあるため、冷却水供給系に絶縁性確保のためのウォーターチョークを設置する必要がある。特に、ITER用ウオーターチョークでは、冷却水圧が高く(2MPa)、冷却水戻り温度が高温(65
C)で電気伝導度が高く純水冷却水中のリーク電流が大きい(数十mA)、など厳しい条件が果される。これらの条件においても十分な耐電圧性能を確保するため、「高耐水圧」「高耐電圧」「高耐食性」の特徴を持つウォーターチョーク用セラミック絶縁管を開発した。開発したセラミック絶縁管を用いて機械試験及び耐電圧試験に供し、当該品がITER用ウオーターチョークで必要とされる絶縁性能(110kV/本)を持っており、冷却水中に150mAのリーク電流が流れてもフランジやロー付け水シール部における金属材料の腐食や溶解が小さい見通しを得た。
渡邊 和弘; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; 大楽 正幸; 武本 純平; 谷口 正樹; 土田 一輝; 戸張 博之; 山中 晴彦; 井上 多加志; et al.
no journal, ,
ITERでは、核融合プラズマの加熱と電流駆動のために一基あたり1MeVで16.5MWの大パワーを入射する負イオンを用いた中性粒子ビーム入射装置(NBI)の建設が計画されている。ITER NBIとそれに先だって建設されるNBI試験装置(NBTF)について、特に日本が分担する主要な機器を中心にそれらの開発の課題や開発の状況について報告する。
