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古澤 彰憲; 竹仲 佑介; 西村 昭彦
Applied Sciences (Internet), 9(17), p.3544_1 - 3544_12, 2019/09
被引用回数：9 パーセンタイル：56.53(Chemistry, Multidisciplinary)本研究の狙いは、鉄筋と周囲のコンクリートの密着性が、鉄筋を伝播する超音波に与える影響を実験的に調査し、鉄筋コンクリートの腐食劣化の検査法への適用可能性を示すことである。最初に、密着性の異なる鉄筋コンクリートの試験体をもちいて、密着の有無と密着強度の劣化が鉄筋を伝播する超音波に与える影響について実験・調査する。次に、健全な鉄筋コンクリート試験体を加速腐食試験に供し、腐食の程度に伴って変化する超音波の波形について実験・調査する。得られた超音波の波形は周波数解析と群速度分散極性の解析解との比較検討を行い、鉄筋の腐食劣化の検査法への適用の観点から重要な事項について議論する。最後に、腐食劣化による鉄筋と周囲のコンクリートの密着性の変化は、超音波信号の周波数領域に明瞭に表れ、鉄筋コンクリートの非破壊検査法に有効であることが分かる。
古澤 彰憲; 西村 昭彦; 竹仲 佑介; 村松 壽晴
Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR 2019) (Internet), 4 Pages, 2019/05
本報告では、超音波ガイド波を用いた鉄筋コンクリートの検査法とその遠隔操作可能なシステム化への可能について報告する。具体的には、レーザーによって鉄筋コンクリートの鉄筋を伝播する超音波を励起して、腐食事象の進展に伴って変化する波形から腐食劣化の検出が可能であるか実験的に検証した。実験に用いた試験体は、鉄のロッドとその周囲にモルタルを塗布することで作成し、一方は電解腐食法によって腐食劣化させた。腐食の進展に伴って発生する超音波信号の変化の解析の結果から、周波数領域において顕著な信号の変化がみられることが確認できた。これらの実験結果に係る考察と遠隔操作可能な検査システム化への展望について報告する。
西村 昭彦; 古澤 彰憲; 竹仲 佑介*
AIP Conference Proceedings 2033, p.080002_1 - 080002_5, 2018/11
被引用回数：1 パーセンタイル：50.46(Green & Sustainable Science & Technology)伝熱管内壁の検査補修技術として光ファイバイメージスコープとレーザー溶接技術を組み合わせた保守保全装置の開発を行ってきた。ファイバスコープによる観察、レーザー肉盛り加工補修、コノプローブ計測など主要な技術について報告する。本技術は高速炉配管への適用を計画している。本会議では、高速炉2次系配管と構造的に共通要素が多い太陽熱発電プラントへの適用を提案する。本技術は、高繰り返し熱負荷と溶融塩腐食にさらされる太陽熱発電プラントの保守保全に有用である。
西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 古澤 彰憲; 鳥本 和弘; 上田 雅司; 福田 直晃*; 平尾 一之*
E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 9(2), p.52 - 59, 2017/08
超短パルスレーザーによる点描加工を用いて耐熱FBGセンサを製作した。このFBGセンサは高温の産業プラントの熱管理に最適のセンサである。ここでは金属モールドの内部に耐熱FBGセンサを埋め込み、ナトリウム循環配管に設置した。配管にはナノサイズ銀粒子による接着を行った。ナトリウム循環配管はナトリウム取扱い技術高度化のための実証施設である。この施設では500度を超える高温ナトリウムを毎秒5メートルの流速で循環させることが可能である。耐熱FBGセンサは配管エルボに設置され、熱膨張を明確に検出できた。さらに、急激な冷却過程では配管の収縮過程を解明することができた。我々は、耐熱FBGセンサを用いることで高温産業プラントに対して先進的な遠隔からの熱管理が可能であることを提案する。
古澤 彰憲; 西村 昭彦; 武部 俊彦*; 中村 将輝*; 竹仲 佑介*; 西條 慎吾*; 中本 裕之*
E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 9(2), p.44 - 51, 2017/08
本論文では、配管のレーザー突合せ溶接に対して超音波ガイド波検査法が適用可能であるかを調査する。10種類の異なる溶接条件で作成した突合せ溶接配管試験体に対して超音波ガイド波試験を行い、検査信号の解析を行った。励起した超音波ガイド波はTモードガイド波であって、その励起と受信にはEMATを使用した。試験で得られたガイド波信号を解析することで溶接不良部からのガイド波検出信号が明瞭に測定される一方、十分に溶け込んだ溶接部からは反射信号がなく、突合せ溶接された溶接部の状況とガイド波検出信号に相関があることを確認し、超音波ガイド波検査法はレーザー突合せ溶接に対して適用可能性があることを示した。
古澤 彰憲; 竹仲 佑介*; 西村 昭彦; 水谷 春樹; 村松 壽晴
日本保全学会第14回学術講演会要旨集, p.479 - 480, 2017/08
本報告では、原子力機構福井支部における、レーザー応用研究と産業振興について述べる。産業振興はプラント保全保守技術の発展および廃炉技術の確立のため不可避であり、長期的な視点をもって戦略的に取り組むべき課題である。原子力機構福井支部ではその視点に基づいてこれまでに、産業振興と産業界との技術交流を促進する公開セミナー活動を行ってきた。ここでは平成29年度における同セミナーで紹介した課題のうち特にレーザー応用研究開発に関するものの紹介を行い、最後に我々の目指すところと重要な視点について述べる。
西村 昭彦; 竹仲 佑介*
スマートプロセス学会誌, 6(2), p.74 - 79, 2017/03
ピコ秒レーザーによる点描加工による耐熱FBGセンサの製作とステンレス配管への実装結果についての成果である。実装には、ナノ銀コロイド接着剤を使用した。耐熱FBGセンサの製作には、ピコ秒パルスレーザーと顕微鏡及び微動ステージの組み合わせにより実施した。ステージの等速運動の制御により、1530nmから1560nmの範囲において、半値全幅2から3nmのライン幅のFBGセンサの製作に成功した。500度を超えるナトリウムループの熱膨張の監視技術として、高速炉の保全はもとより石油化学プラントや製鉄設備など、様々な高温産業プラントの安全性向上に資することができる。
古澤 彰憲; 西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 中村 香織*
Proceedings of 54th Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling (HOTLAB 2017) (Internet), 6 Pages, 2017/00
福島第一原子力発電所の廃炉作業は東日本大震災以降、原子力機構の最も重要な課題の一つである。廃炉作業は今後数十年に渡り行われ、その作業性を担保するために原子力発電所のコンクリート構造物の検査・監視・保全保守技術は重要かつ不可避であり、精力的に推進する必要がある。最近の報告でもコアコンクリート反応によるコンクリート構造物の劣化状況を推定することは難しいとされている。加えて海水注入による鉄筋の腐食が進行していることは明らかであり、既存のコンクリート検査法が遠隔操作に適していないことから新たな鉄筋コンクリート検査方法を考慮するべきである。鉄筋コンクリートの劣化プロセスの中で、鉄筋-コンクリート間の隙間や密着性の低下が発生する。この事象に注目して我々は新しい鉄筋コンクリートの検査法が開発できないかと着目した。具体的には鉄筋コンクリート中の鉄筋にレーザーを照射することでレーザー生成超音波を発生させ、鉄筋中を伝播させる。伝播させ、内部の劣化情報を得た超音波波形を遠方のLDVで測定する。今回は、これらの隙間や密着性の低下が鉄筋を伝播する超音波にどのような影響を与えるのか実験的に調査したので報告する。
阿部 浩之; 下村 拓也; 徳平 真之介*; 島田 幸洋*; 竹仲 佑介*; 古山 雄太*; 西村 昭彦; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武
Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08
短パルスレーザー(ナノ秒,フェムト秒)を水素吸蔵合金表面層に照射し、水素吸蔵能向上を目指す表面改質実験を行った。レーザー条件をパルス幅100fsec、エネルギー0.2-3.4mJ/pulseとして、水素吸蔵合金LaNi
Al
合金に照射することで表面の局所構造を変化させ、この吸蔵合金の初期水素吸蔵反応とレーザー照射との相関について調べた。その結果、フルエンスで2.0mJ/cm
付近でのレーザー照射したサンプルは未照射サンプルに比べ、1.5-3.0倍水素吸蔵初期反応速度が速くなり水素吸蔵能が向上することを見いだした。これによりレーザー照射は水素吸蔵材料の表面改質に有効であると結論づけられる。
西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也; 寺田 隆哉; 大道 博行
Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 9(3), p.221 - 224, 2014/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nanoscience & Nanotechnology)耐熱FBGセンサをフェムト秒レーザー加工により製作し、原子炉配管の高温に適用した。このセンサを鋼板表面に実装し、共振条件での振動試験を実施した。本センサの耐熱性能は600
Cである。安定化波長可変レーザーを使用して原子炉の日常点検のモニタとして利用できることを試験した。このセンサを繰り返し歪み計測を行なえるよう振動鋼板に取り付けた。溶接、ロウ付け、半田付け、そして貴金属接着剤など、各種の取り付け方法について議論した。
西村 昭彦; 寺田 隆哉; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 6 Pages, 2014/07
2007年より、原子力機構ではレーザー・光技術を用いた構造健全性の監視技術開発を実施してきた。超短パルスレーザー加工によるFBGセンサが最有力手段である。耐熱性を最も有効に活かすためにレーザー肉盛り加工により埋め込みを行った。ステンレス鋼材に溝加工を施した。熱源にはQCWレーザーを使用し、フィラーワイヤを溶接した。溶接ビードは良好なものとなった。FBGセンサはしっかりと固定されたが、反射スペクトルに劣化は認められなかった。FBGセンサは衝撃や音響振動を効果的に検出することができた。加熱により6nmの反射ピークのシフトが得られ、これは600度の温度上昇に相当する。FBGセンサを固定するための小型レーザー肉盛り装置についても紹介を行った。
西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也; 寺田 隆哉; 大道 博行
Proceedings of 1st Smart Laser Processing Conference 2014 (SLPC 2014), 4 Pages, 2014/04
耐熱FBGセンサがフェムト秒加工により製作された。これらセンサを原子炉配管に適用するために、高温での振動試験が試みられた。このFBGセンサは600Cでの耐熱性能を示した。波長可変レーザーを用いた周波数安定化検出システムが試験された。これは原子炉での日常点検における構造健全性の確認に役立つ。このFBGセンサは振動により歪が誘起された鋼板の上に取り付けられた。FBGセンサの金属モールドのため、溶接、ロウ付け、貴金属微粒子接着剤について考察を行った。
西村 昭彦; 山田 知典; 古澤 彰憲; 竹仲 佑介*
no journal, ,
原子力におけるレーザー研究の中で、今後のレーザー蒸発プロセスとレーザー微細加工プロセスの展開について概要を述べる。原子力研究において、レーザー蒸発が重要となるのは廃止措置における微量サンプリングの需要が増すことによる。これは主として福島原子力発電所の廃止措置において将来取り出される核燃料デブリを対象とした核種の質量分析が必要となるためである。また、原子炉を解体処分する際にも放射性物質による汚染が懸念される配管内壁について、事前に微量サンプリングを行う必要性が増す。一方、レーザー微細加工に関しては、光ファイバコアに回折格子を描画する技術が有用となる。この技術で製作された光ファイバ歪センサは、600Cを超える耐熱性を有する。これを用いた遠隔からの冷却配管の健全性モニタリングは、原子炉だけでなく蓄熱発電所、燃料電池固体電解質、高温化学プラント配管、ロケットノズル、太陽熱プラントなど多くの産業分野の安全性向上で役立つ。
西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 三枝 邦夫; 廣木 成治; 藤野 徹*; 天野 民生*; 岡崎 徹*; 吉田 一雄*
no journal, ,
自然循環エネルギーの利用拡大には、エネルギー変動を吸収する仕組みが不可欠である。現在、世界では溶融塩を蓄熱材料とした大規模な太陽熱発電が、低緯度乾燥地帯の諸国で実施されている。我が国においても平成30年度の新施策として溶融塩蓄熱プラントの導入に向けた開発が始まった。この新しい概念を紹介するとともに、これまで主として高速炉の安全性向上のため開発してきた耐熱FBGセンサの蓄熱プラントへの活用について報告する。
西村 昭彦; 竹仲 佑介; 安濃田 良成
no journal, ,
福島原子力発電所の事故により日本のエネルギー事情は大きく変化し、再生可能エネルギーの導入が希求されるようになった。エネルギーベストミックスと再生可能エネルギーの安定化のために、レーザー技術に基盤を置く保守保全技術が蓄熱プラントという新たな概念に役立つことになる。レーザー技術の中でも、耐熱FBGセンサによる歪測定技術は、蓄熱プラントのために最も有効な技術となり得る。光ファイバに回折格子構造(FBG)を描き込んだ耐熱FBGセンサのは金属接着剤による強固に保護された。これまで開発した技術の活用と蓄熱プラントへの適用に向けての新たな課題について述べる。
竹仲 佑介
no journal, ,
レーザー応用研究Grでは新たな廃止措置技術として遠隔による自律解体ロボットシステムの研究開発を進めている。これまでの研究でレーザーによる自動切断の手法が確立できたことから、次はロボットが自動で対象物を認識し、アプローチ及び把持する自動制御化技術が必要である。まず、ロボットの目となる機能として3次元計測が可能なRGB-Dカメラを用いる事で空間全体を距離情報として取得することができ、複数視点から取得した情報に対し、(1)標準偏差によるノイズ除去、(2)法線ベクトルによる特徴量の抽出、(3)特徴量と合致させるための剛体変換処理を行う事で作業空間を3次元情報として復元する技術を確立することができた。また、ロボットの動作を考える機能として、軌道計画アルゴリズムを用いて得られた計算結果から、壁や対象物との衝突判定として設定する半径値の増減により計算に必要な時間の適正化及び最適経路を導き出すことができる知見を得る事ができた。これらの結果から今後の自律制御システムを開発する上で、適用する場に応じた精密性や処理速度を考慮した適切な処理を選択できることが重要であると考える。
西村 昭彦; 下村 拓也; 竹仲 佑介*; 寺田 隆哉; 大道 博行
no journal, ,
原子炉配管の保守保全のため、レーザ加工技術により600度以上の高温に耐えるFBGセンサの開発に成功した。今回は、敦賀白木地区建設中のナトリウム循環施設の直径3インチの配管エルボ部分にセンサの取り付けを行った。試作した耐熱FBGセンサを使用して、敦賀白木地区建設中のナトリウム循環施設の直径3インチの配管エルボ部分にセンサの実装を行った。センサ実装には金属接着剤を使用し、予備加熱として局所的にヒーターで200度に加熱し1時間保持することで、充分な固着力を得た。
大道 博行; 阿部 浩之; 菖蒲 敬久; 下村 拓也; 徳平 真之介*; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 西村 昭彦; 内田 裕久*; 大島 武
no journal, ,
水素吸蔵合金の更なる特性向上を目指し、材料表面に対し、短パルスレーザー照射技術を利用することによって、表面構造変化や水素吸蔵量、水素吸蔵初期反応速度の変化について測定し、レーザー照射についてそれら相関を調べた。これまで、水素吸蔵合金などにイオン照射や電子線照射といった荷電粒子線照射により表面層に高密度欠陥を生成させることや表面層を活性状態にすることで、初期水素吸蔵速度が向上することを明らかにしている。これらの知見と合わせ、X線を用いた解析を行いレーザー照射による水素吸蔵能向上について報告する。
古澤 彰憲; 西村 昭彦; 鳥本 和弘; 竹仲 佑介*
no journal, ,
レーザ超音波技術による原子力プラント構造物の遠隔非破壊評価技術のための基礎検討を行ったので報告する。ナノ秒パルスレーザ、縦・横波超音波センサおよびレーザ変位計を用いてレーザ超音波送受信実験を行い、レーザ生成超音波波形を数値計算結果と比較、検討し課題の整理を行った。
古澤 彰憲; 西村 昭彦; 鳥本 和弘; 竹仲 佑介*; 外山 亮治*; 中本 裕之*
no journal, ,
本研究の目的は、配管のレーザー突き合わせ溶接部評価のための超音波ガイド波検査法の適用可能性を検証することである。まず、試験用配管を作成する。肉厚とレーザー出力を変化させ、高品質溶接、低品質溶接の2グループ作成し、それぞれ2種類の肉厚の突き合わせ溶接配管を用意する。次に、超音波ガイド波によるレーザー突き合わせ溶接部の評価実験を行う。実験には電磁超音波探触子(EMAT)を用いて、ねじりモードガイド波を励起させ、突き合わせ溶接部からの反射波を測定する。最後に、実験結果と超音波ガイド波検査法をレーザー突き合わせ溶接部の評価に適用するにあたって重要な点について議論する。溶接品質によって測定される超音波ガイド波の反射波の強度が大きく異なり、配管のレーザー突合せ溶接部の評価方法として超音波ガイド波を適用可能であることが明らかになった。
