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伊東 富由美; 西村 昭彦
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(4), p.667 - 672, 2013/12
溶接部の検査技術として蛍光磁性粉を用いた磁気探傷法が挙げられる。伝熱管の検査技術に磁気探傷法を適応するためには、複雑な形状及び深さが数
m以上の欠陥でも検出可能という長所を活かしつつ、伝熱管内に磁性粉を散布するという短所の改善が必要である。ここではミリメートルサイズの欠陥に磁性粉を集合するため、磁性粉を含有したmサイズのカプセルを作製した。このカプセルを配管に適応するための磁粉探傷試験、低エネルギーのレーザーブレイクダウン分光、複合型光ファイバによる目視観察等の要素技術の組合せを実施した。
伊東 富由美; 西村 昭彦
E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 4(2), p.57 - 63, 2012/08
溶接部欠陥の検査技術の1つとして蛍光磁粉を用いた磁粉探傷試験がある。伝熱管の検査技術に適用する磁粉探傷試験を高度化するため、複雑な形状及び深さが数m以上の欠陥でも検出可能という特徴を活かしつつ、伝熱管内に磁粉を散布するという短所の改善が必要である。ここではミリメートルサイズの欠陥に磁粉を集合するため、磁粉を内包したマイクロメートルサイズのカプセルの作製を行った。この作製したマイクロメートルサイズのカプセルは磁力線に集合することを確認した。これにより磁粉の回収が容易となり、高経年化する軽水炉の検査技術に役立つ手法となる。
伊東 富由美; 西村 昭彦
日本保全学会第6回学術講演会要旨集, p.551 - 553, 2009/08
溶接部の検査技術として蛍光磁性粉を用いた磁気探傷法が挙げられる。伝熱管の検査技術に磁気探傷法を適応するためには、複雑な形状及び深さが数m以上の欠陥でも検出可能という長所を活かしつつ、伝熱管内に磁性粉を散布するという短所の改善が必要である。ここではミリメートルサイズの欠陥に磁性粉を集合するため、磁性粉を含有したmサイズのカプセルを作製した。この作製したマイクロカプセルは磁力線に集合することを確認した。これにより磁性粉の回収が容易となることから高経年化する軽水炉や今後のFBRの伝熱管の保守安全に役立つ手法となる。
伊東 富由美; 西村 昭彦; 島田 幸洋; 石川 寛子
no journal, ,
レーザーピーニングは、原子炉の炉心シュラウドの溶接部に発生する応力腐食割れの抑制のために実用化されている技術であり、部材表面にレーザーをあてることにより表面の残留応力の改善を行っている。しかしながら、レーザーピーニングによる蒸気発生器(SG)伝熱管内のスケール除去には用いられていない。そこで、この技術をSG伝熱管内壁に付着したスケール除去に利用することを試みた。加えて、スケール除去の進捗状況を確認するため音響計測も行うことにした。
西村 昭彦; 赤津 朋宏*; 関 健史*; 岡 潔; 伊東 富由美; 島田 幸洋
no journal, ,
高速増殖炉熱交換器に使用する内径1インチ熱交換器伝熱管の検査補修のために、管内に挿入する小型プローブシステムを開発している。現在、伝熱管内壁を半径方向と直動方向にわたってスキャンニング可能なレーザー加工ヘッドの開発に成功した。伝熱管内壁の欠陥は渦電流探傷とファイバスコープによる目視により発見確認し、ファイバレーザーを用いてスポット溶接補修を行う。本発表では、レーザー加工ヘッドの高度化を目的に、内蔵ミラーの耐熱化及びレーザー照射角度可変のためのミラー角度可変機構の新機能について報告する。
伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
プラントの維持管理において非破壊的に伝熱管の欠陥を検出することが最重要課題である。非破壊検査の一つである磁粉探傷試験は、複雑な形状及び数m以上の欠陥でも検出可能という長所と試験体に磁粉液を散布する必要があるという短所がある。この長所を活かしつつ短所の改善を行うために、蛍光磁粉液を内包したマイクロカプセルを作製した。このマイクロカプセルは欠陥形状の観察終了後に逆側から磁界を印加する・欠陥部を洗浄することにより容易に除去することができ、その後の補修作業の飛躍的な効率の向上が期待できる。
伊東 富由美; 西村 昭彦; 乗松 孝好*; 長井 圭治*
no journal, ,
核融合エネルギーは地球温暖化・化石燃料問題等を解決する手段のひとつであり、大阪大学レーザーエネルギー学研究センターでは慣性核融合反応と呼ばれる研究が進められてきた。一方、核融合反応を起こすために燃料ターゲットとレーザーの制御は極めて重要であり精度向上の研究も並行に進められてきた。以前、発表者は燃料ターゲット開発に携わっており、この成果を応用することで保全学に貢献することが可能となる。本報告ではこの応用方法について述べる。
西村 昭彦; 山口 智彦; 岡 潔; 赤津 朋宏*; 伊東 富由美; 山下 卓哉
no journal, ,
Na冷却型FBRの検査補修技術として、ECTによる微小欠陥の発見及びレーザー加工による溶接補修が可能な新プローブシステムを完成させた。システム全体を熱交換器モックアップ試験棟の3階に搬入した後、先端の検査補修プローブ部分を1インチ伝熱管に挿入した。ECTでは、伝熱管の溶接部分,フランジ接続部分,圧搾空気導入部分等から生じる強い信号は勿論、放電加工により伝熱管内壁に設けた10%深さの周方向ノッチからのECT信号を補足することができた。ノッチの深さは、5, 10, 20, 50%の4種類である。信号検出時間とプローブ送り装置の挿入速度の指示値から内壁の欠陥の位置を推定した。次に、レーザー加工ヘッドの位置までプローブを引き上げ、レーザー加工ヘッドを集方向に旋回させ、複合型光ファイバスコープを用いて周方向ノッチの目視確認を行った。ノッチに沿ってレーザー加工ヘッドを動作させ、トレース動作をPCに記録させた後、ファイバレーザーの照射を行った。レーザー照射後、再び目視観察を行い、さらにECT信号を記録することで検査から補修そして補修後の確認という一連の手順を完了した。
西村 昭彦; 山口 智彦; 赤津 朋宏*; 伊東 富由美; 岡 潔
no journal, ,
高速増殖炉の熱交換器伝熱管は、外壁側のナトリウムと、内壁側の水・蒸気の混相流との間で熱交換を行うため、その保守保全は重要である。次世代FBRには1/2インチ内径の2重伝熱管の検討が進められている。伝熱管形状は検査するうえで容易な直管が採用予定である。本プロジェクトでは、現在の1インチ内径の伝熱管の内壁を検査補修することができる新型プローブの開発を通じて、1/2インチ内径対応のプローブ要素技術開発に必要な問題点の抽出を行った。模擬伝熱管検査補修試験は熱交換器の構造を模したモックアップ設備を使用して行った。システム一式はモックアップ設備の3階に設置した。複合型光ファイバスコープを用いて、欠陥を撮影記録し欠陥の形状に沿ってレーザ照射を実施した。レーザ溶接の模擬では、輪切り短管を突合せて内壁より溶接を行った。伝熱管内には送風器で気流を設け、レーザ加工ヘッドの冷却を行うとともにレーザ溶接部からの飛散物による汚れを低減した。
西村 昭彦; 赤津 朋宏*; 竹仲 佑介*; 山口 智彦; 伊東 富由美; 岡 潔; 山下 卓哉
no journal, ,
FBR伝熱管内壁の検査と補修を目的として、1インチ伝熱管内壁に挿入できるプローブシステムを完成させ、熱交換器モックアップ試験装置を用いてシステムの総合試験を実施した。ここでは、レーザ溶接により補修可能な割れ深さを把握するためレーザ加工ヘッドを中心にシステムの改良を実施した。伝熱管溶接部の補修のため、改良したレーザ加工ヘッドを使用して、1インチ伝熱管を対象に補修試験を実施した。ECTにより検知できるノッチ深さは、内径1インチの2.25%クロム鋼伝熱管の肉厚3.8mmの10%であることが判明している。このノッチ深さに相当する配管の間隙をレーザ溶接により溶融することができた。ここで、溶接部の健全性検査には蛍光磁性粉含有マイクロカプセルを用いた目視観察が有効である。
西村 昭彦; 伊東 富由美; 寺田 隆哉; 島田 幸洋
no journal, ,
平成19
21年にかけての原子力システム研究開発事業では、FBR伝熱管の溶接部分を渦電流探傷により検査し、発見した割れをファイバレーザ溶接により補修する新型プローブシステムを開発した。この技術を発展させ、ファイバスコープによる目視観察とパルスレーザによるLIBS分光分析が可能な新型プローブシステムの開発を進めている。これにはレーザと画像及び分光技術を統合するカップリング装置が重要である。本報告では、パルスレーザによるLIBS分光技術と光ファイバによる狭隘部分の映像観察技術を組合せを行う。これにより、装置本体とプローブ先端に10m以上の距離を設けることができる。プローブ先端は、100Sv/hrを超える高放射線量の福島第一原子力発電所損傷炉心内部に挿入する。これまで、光ファイバによる観察とLIBS分析を行い、ステンレス,銅,アルミニウム,低クロム鋼など種々の金属を判別が可能であることが判明している。
伊東 富由美; 西村 昭彦; 米本 幸弘*; 寺田 隆哉; 島田 幸洋
no journal, ,
LIBSを伝熱管内壁の酸化被膜に適用すると極表面の酸化被膜の剥離が生じる。低エネルギーのLIBS、高エネルギーのアブレーション、そしてMTによる欠陥の検査等の技術の組合せを実施する。
西村 昭彦; 伊東 富由美; 寺田 隆哉; 冨吉 健太郎; 岡 潔
no journal, ,
原子力分野におけるレーザープロセスの適用を進めている。特に、プラントの検査補修及び廃止措置において、超短パルスレーザーから高出力CWレーザーにかけて、各々のレーザー光と物質の特性に合わせた工学応用分野を推進している。高経年化する軽水炉の保守保全技術として、ナノ秒パルスレーザーを組み込んだ小型可搬の検査補修装置が有用である。これまで、レーザー光と画像の伝送を双方向に行える複合型光ファイバとナノ秒パルスレーザーを組合せることで、狭隘部分の観察とパルスレーザー分光分析がその場で行える装置概念について報告した。プラズマ生成が有効となる10GW/cm
領域では、レーザー光伝送のための光学材料の耐性が装置開発の制限となる。現在、複合型光ファイバとパルスレーザー及び小型レーザートーチの組合せにより、配管内部を観察しレーザー分光が可能な試作機の開発に成功した。低クロム鋼,銅,アルミニウムなどの金属片をサンプルとして、元素分析のデモンストレーションに成功した。
冨吉 健太郎; 伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
原子炉配管では溶存酸素と水流により徐々に腐食と減肉が進行するため、日常点検においてその進行度合いを把握することが重要である。これに役立つ小型可搬の保守保全装置として、パルスレーザーによるLIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)と、エネルギー伝送と画像伝送が同軸上にある複合型光ファイバーを組合せた専用カップリング装置がある。加えて、レーザートーチを複合型光ファイバ先端に組込むことにより配管壁面にレーザー照射が可能となり、狭窄部へのアクセスデバイスとなる。これらを統合したシステムを用いることにより狭窄部の検査補修技術の高度化を目指す。
寺田 隆哉; 伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
狭隘部における二種類のレーザープロセシング技術開発に取り組んでいる。一つはナノ秒パルスレーザーを用いた表面クリーニングとLIBSを行う技術、もう一つはCWレーザーを用いた肉盛り溶接技術である。レーザー伝送用ファイバの周囲に画像伝送用ファイバを配置した複合型光ファイバシステムにより狭隘部での画像観察とレーザー照射を実現している。高経年化プラントへの適用を見据えた取り組みについて報告する。
寺田 隆哉; 伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
We developed two brand new devices. One is an inspection machine with surface cleaning and LIBS by a nanosecond pulsed Nd:YAG laser. Another is a cladding machine for heat exchanger tubes by a CW Yb-doped fiber laser. In both cases, a composite-type optical fiber system successfully delivered the laser beams to limited tubular space. The pulsed laser beam repetitively ablated the oxide layer and atomic emission lines were analyzed by a spectrometer simultaneously. The CW fiber laser cladding with wire feeding was performed to fill up the inner wall wastage. We are proposing to apply our technologies to plant maintenance.
伊東 富由美; 西村 昭彦; 寺田 隆哉; 島田 幸洋
no journal, ,
イメージ伝送ファイバとエネルギー伝送ファイバを組込んだ複合型ファイバとレーザー誘起ブレイクダウン分光(LIBS)を用いることにより、狭窄部分の観察を効率よく実施することが可能である。これにより、遠隔による成分分析が容易となる。加えて、酸化膜が金属表面に存在する場合、この酸素に起因するピークの有無により酸化膜の除去を確認することができる。さらに1パルスあたりの深さをあらかじめ計測しておくことにより、LIBSによる酸化膜の厚みを確認することが可能である。この技術は酸化膜だけでなく欠陥部の深さ等を確認することも容易となる。
伊東 富由美; 西村 昭彦; 冨吉 健太郎; 伊藤 主税; 杉山 僚
no journal, ,
原子力機構では、高経年化プラントの検査・補修技術としてレーザー誘起ブレイクダウン分光(LIBS)と、エネルギー伝送と画像伝送が同時に行うことのできる複合型光ファイバを組合せた専用カップリング装置の開発を行った。この装置とレーザーの種類により、配管狭隘部での破損部のレーザー溶接や表面クリーニングの応用研究が進められている。一方この技術を応用し福島第一BWRの炉心溶融事故に適応することを検討している。溶融炉付近では高い放射線下であるため遠隔操作でのモニタリングが重要である。今回は溶融炉までの状況確認のための防水広角スコープの要素技術及び溶融炉の状況確認のためのLIBSの要素技術について報告する。
冨吉 健太郎; 伊東 富由美; 寺田 隆哉; 岡 潔; 西村 昭彦
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、レーザーと複合型光ファイバを組合せた検査補修機器開発を進めており、原子力施設の安全性向上とレーザー低侵襲医療装置開発の両分野に展開しつつある。原子力施設については、配管検査・補修技術としてパルスレーザーによるLIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)と、エネルギー伝送と画像伝送が同軸に行える複合型光ファイバを組合せた専用カップリング装置の開発を行ってきた。この装置は、配管狭隘部での破損部分のレーザー溶接やパルスレーザー蒸発によるクリーニングへの応用も図っている。専用カップリング装置は光ファイバと先端部を切り替えることにより、目的に応じた観察及び補修を行うことができる。この技術を応用し、福島第一原子力発電所の損傷炉心内部調査を行うプローブヘッドの開発を目的として防水スコープの試作を行った。防水スコープは、広角レンズと縮小光学系により構成され、最大72度の視野角を有しており、また、10mmから10mまでの測定が可能である。また、水中観測機能が必要と思われるので、今回試作した防水スコープを3mの水槽に沈めて水中撮影を行い、測定距離10mmでの近接撮影に成功した。
伊東 富由美; 西村 昭彦; 冨吉 健太郎
no journal, ,
メンテナンスのためのファイバカップリング装置を開発した。小型装置内に広角イメージによる対象物の観察機能、分光器による元素分析技術、レーザが組込まれており、対象物はこの装置によって観察・分析が行われた。分光器による元素分析技術において、発生したプラズマ光は2つの方法により分光器に導いた。一つは、複合型光ファイバのイメージ伝送部から導いた。もう一つは試験片に対して45度の位置に置いた広角スコープを通じてである。試験片はアーク水中溶接により作製した酸化ジルコニウム板である。この酸化ジルコニウム板のLIBS結果は広角スコープを用いて分光器に取り込んだ方が高い分解能が得られた。一方、広角レンズと縮小光学系により構成された防水広角スコープは、スコープ先端の広角レンズ部を擬似的に気中にするため、壁面にLED照明の付いたアクリルパイプを取付けた。10万本イメージファイバ先端部に装着した広角スコープを電動ウィンチで降下し、水槽底にある溶接ブロックの水中観察を行った。その結果、水槽に投入直後、水槽全体の様子を捉えることができ、また降下とともにブロックの位置が特定できた。講演ではこの装置の工業利用について議論する。
