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寺田 隆哉; 西村 昭彦; 岡 潔; 森山 拓*; 松田 宏康*
保全学, 13(4), p.87 - 94, 2015/01
New maintenance technique was proposed using a hand-held laser torch for aging chemical plants and power plants. The hand-held laser torch was specially designed to be able to access limited tubular space in various cases. A composite-type optical fiberscope was composed of a center fiber for beam delivery and surrounded fibers for visible image delivery. Laser irradiation on a work pieces with the best accuracy of filler wire was carried out. And, we found that the optimized wire-feed speed was 2 mm/s in laser cladding. We succeeded to make a line clad on the inner wall of 23 mm tube. This technique was discussed to be applied to the maintenance for cracks or corrosions of tubes in various harsh environments.
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; 寺田 隆哉
Proceedings of SPIE, Vol.8963 (CD-ROM), p.896307_1 - 896307_7, 2014/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Optics)構造健全性の監視のため、耐熱センサの開発を行った。監視すべき環境は、センサにとって放射線・高温・電磁パルスなど過酷な状況である。超短パルスレーザー加工による耐熱FBGセンサが最も有力な候補である。壊れやすい光ファイバ部分を保護するために、接着剤と補強繊維との組み合わせ以外に、レーザー熱加工溶接による金属モールドでの埋め込みを提案する。サンプルとしてSUS鋼板への回転砥石による溝加工を行い、QCWレーザーによるパルス熱加工により光ファイバを鋼板に金属モールドとともに埋め込みを行った。加工した溝には溶接ワイヤと光ファイバの埋め込みを行い、パルスレーザーによる加熱を施した。パルス長さは10ミリ秒、パルスエネルギーは10Jである。光ファイバの一部は溶融金属に接触した。サンプルを移動させながらレーザー照射行った。耐熱FBGセンサは1センチの長さにわたって2mmの深さに埋め込まれた。サンプルに衝撃を加えることでFBGセンサが動作していることが確かめられた。ここでは、レーザー熱加工時のセンサのピークシフトについて考察する。
西村 昭彦; 寺田 隆哉; 島田 幸洋; 米本 幸弘*; 山田 知典
Proceedings of 20th International Conference on Nuclear Engineering and the ASME 2012 Power Conference (ICONE-20 & POWER 2012) (DVD-ROM), 5 Pages, 2012/07
レーザー技術を用いた計測法を原子力プラントの冷却系の保守保全のために開発している。計測技術としては、光ファイバセンサ技術を用いることで地震に対する振動計測が可能であることを明らかにした。さらに放射光X線による吸収コントラスト法を用いることにより、レーザー溶接補修の際の溶融池の内部の対流現象を解明した。一方で、表面制御技術としては、熱交換器伝熱管のレーザー肉盛り溶接補修が可能な新型プローブ装置を開発を進めた。また、レーザー蒸発は配管表面の汚染除去に有効であることを明らかにした。これらのレーザー技術は、原子炉の冷却配管の保守保全に役立つことが期待される。
寺田 宏明; 永井 晴康; 古野 朗子; 掛札 豊和; 原山 卓也*; 茅野 政道
日本原子力学会和文論文誌, 7(3), p.257 - 267, 2008/09
緊急時環境線量情報予測システム(世界版)の第2版、WSPEEDI-IIを開発した。これは、放射性核種の大気中濃度,地表沈着量、及び被ばく線量の計算により、国外原子力事故の日本への放射線影響の迅速な予測が可能である。WSPEEDI-IIは、実用に際して有用な次の機能を有する。(1)非静力学気象モデル導入により実現された、対象スケールに応じた適切な時・空間的分解能での放射性核種の大気拡散予測,(2)放出源情報が不明な場合に大気拡散予測結果と環境モニタリングデータから放出状況を予測する放出源推定機能,(3)欧米の同種の緊急時大気拡散予測システムとの大気拡散予測情報の交換機能,(4)システムの容易な操作が可能なWebベースの計算支援機能,(5)東アジア域での原子力事故への迅速な対応。本論文では、これらの新たなWSPEEDI-IIの機能について報告する。
永井 晴康; 茅野 政道; 寺田 宏明; 原山 卓也*; 小林 卓也; 都築 克紀; Kim, K.; 古野 朗子
JAEA-Research 2006-057, 67 Pages, 2006/09
JAEA-Research-2006-057.pdf:13.49MB
数値実験によるさまざまな環境研究に資することのできる環境研究ツール「数値環境システムSPEEDI-MP」の構築を行った。SPEEDI-MPは、大気,陸域,海洋の物理モデル及び物質循環モデル等の数値実験ツール,数値実験ツールの入力用データベースと、データ管理,可視化等の支援機能により構成される。数値実験ツール開発の一環として、多数のモデルを結合できるモデルカップラーを開発した。このモデルカップラーを用いて、大気,海洋,波浪,陸水、及び地表モデルの5モデルからなる水循環結合モデルシステムを開発した。支援機能はWebベースのGUIで操作可能であり、ユーザーは各自のPCからインターネット経由でシステムの全機能を使用可能である。システムに導入された放出源推定機能については、ITBL-Gridを活用して多数の計算機からなる分散環境での計算実行可能なシステムを開発した。また、水循環結合モデルシステムの適用試験として、洪水再現計算及び高潮再現計算を実施した。
) with C
H, CH
, HO and their isotopic variants梅本 宏信*; 寺田 直樹*; 田中 邦和*; 高柳 敏幸; 黒崎 譲; 横山 啓一
Chemical Physics, 259(1), p.39 - 47, 2000/09
被引用回数：9 パーセンタイル：27.02(Chemistry, Physical)NO分子の第一励起状態Aとアセチレン,エチレン及び水との反応において、水素原子が直接生成することを初めて実験的に確認した。水素原子のドップラー分光の結果からアセチレンと水については1/4のエネルギーが並進運動に分配され、エチレンについては1/7であった。この結果は反応過程で極めて寿命の短い中間体が生成していることを示すものである。反応のメカニズムをさらに詳細に理解するため、ab initio分子軌道法によるポテンシャルエネルギー曲面の計算を行った。
寺田 隆哉; 山田 知典; 西村 昭彦
no journal, ,
We developed a laser cladding system in 1-inch tube with a composite-type optical fiberscope which has a laser delivery fiber and image delivery fibers. By X-ray imaging with SPring-8 synchrotron radiation, we found that a molten droplet was formed at the edge of a wire. Here we measured the thermo-electromotive force voltage between a wire and a tube metal to confirm whether both came in contact. The QCW laser cladding with our system was performed and we succeeded to make a line clad layer on a 1-inch tube inner wall. We are proposing to apply our technologies to plant maintenance.
寺田 隆哉; 岡 潔; 西村 昭彦
no journal, ,
蒸気発生器伝熱管検査補修技術開発で培った技術をもとに新しいレーザー溶接補修ツールの産業化を進めている。レーザー源にはナノ秒パルスYAGレーザーからCWファイバレーザーにいたる各種レーザーが利用可能である。ツール先端分は手持ち溶接トーチのデザインとし、配管内や隅肉などの狭隘空間でのレーザー溶接及び表面改質を行うことができる。溶接トーチの先端部からのガス供給により、溶接等の作業において雰囲気を制御することができる。また、レーザー伝送用ファイバと画像伝送用ファイバを同軸上に配して一体溶融化した複合型光ファイバにより、直視が困難な場所でも観察しながらの作業が可能である。装置全体は小型で可搬型であるため、プラントなどの現場に持ち込んで使用することができる。
寺田 隆哉; 西村 昭彦; 岡 潔
no journal, ,
原子力機構ではFBRの1インチ伝熱管に挿入可能な伝熱管検査補修システムを完成させた。このシステムは渦電流探傷装置(ECT),観察用及びレーザー照射用ファイバが一体となった複合型光ファイバスコープとレーザー加工ヘッドで構成されており、1インチ管内の模擬微小欠陥を発見し、観察しながらレーザー溶接補修することができる。この検査補修技術は、火力発電,ボイラー,石油化学プラントなどの大型機器から食品加熱装置のような小型機器まで幅広く適用が可能である。本報告ではこれまでのシステムを改良発展させ、配管内に生じた流れ加速型腐食によって、配管の内径が大きく損傷した場合、これを補修するレーザークラッディング技術開発について述べる。
寺田 隆哉; 西村 昭彦
no journal, ,
1インチ伝熱管に発生した配管減肉のレーザー肉盛り溶接補修装置の開発に取り組んでいる。本研究では配管接続部近傍で開口部に近い、検査補修時に比較的アクセスしやすい場所に発生した配管減肉を補修対象とした。レーザー肉盛り溶接補修装置は、レーザー加工ヘッド,レーザー加工ヘッド動作装置,ワイヤ送給装置,複合型光ファイバカップリング装置,ファイバレーザー,制御用PCで構成されている。レーザー加工ヘッドは1インチ伝熱管に挿入可能で、配管外部の動作機構で回転,前後動作させることで、管内のさまざまな個所に発生した欠陥に対応可能である。また、レーザー加工ヘッドと配管の隙間を利用し、溶接ワイヤ及び溶接アシストガスを供給する。レーザーは300Wでは溶接品質が不十分、2kWでは煙ヒュームの大量発生、大型で現場補修に不向きという問題点を確認しており、補助熱源の利用も含めた最適なレーザー源の選定が必要である。今後、伝熱管内レーザー肉盛り溶接技術は高経年化軽水炉,石油化学プラント,新型炉などさまざまなプラントに発生する配管減肉補修への応用を行う。
米本 幸弘; 西村 昭彦; 島田 幸洋; 寺田 隆哉
no journal, ,
原子力設備の状態検査や安全管理等は原子炉の安全運転のためにも必要不可欠である。特に、耐震保全,放射能等の除染や他にも作業員が立ち入ること(目視観察が不可能)ができない設備の状態観察においては作業員の被ばく量を軽減する等の観点から遠隔による保守保全技術の確立は重要な課題となりつつある。本研究では、原子炉の耐震保全のために開発中のFBGセンサーの原子炉配管技術に関連する技術開発を実施している。具体的には、センサーの取り付けや狭隘空間での遠隔補修作業等を見据えたパルスレーザーの遠隔伝送を可能にする装置の開発を行っており、その概念と実機への応用可能性を報告している。この研究の結果から、酸化膜で覆われたSTPA24表面へのパルスレーザー照射により得られたスペクトル分布の強度は、時間の経過とともに減少し、最終的には全体的になだらかな分布になることがわかり、こうした時間変化に伴うスペクトルの挙動は酸化膜除去の定量的な目安になる。本研究成果は、将来的なFBGセンサー設置だけでなく原子炉の廃炉等を含めたレーザー加工技術開発の一助となると考えられる。
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。
寺田 隆哉; 西村 昭彦
no journal, ,
伝熱管に発生した配管減肉のレーザ肉盛り溶接補修技術の開発に取り組んでいる。原子力機構がこれまでに高速増殖炉熱交換器の保守保全技術目的として開発した複合型光ファイバ、カップリング装置による観察、レーザー溶接技術に加え、新たにレーザートーチ及びワイヤ送給装置を開発した。レーザートーチは外径15mmの円筒形で、先端に誘電多層膜を蒸着した銅ミラーを装着、複合型光ファイバに装着することで1インチ伝熱管内壁の観察と表面への300Wのファイバレーザー光の照射が可能である。ワイヤ送給装置は
0.4mmの溶接ワイヤを1-10mm/sで送給できる。また、レーザートーチと組合せることでレーザー照射位置に正確に溶接ワイヤを送給可能である。現在はモデルプラントである化学プラントの現場での肉盛り補修を目指し、最適な溶接条件の模索、要素技術の改良高度化を行っている。本研究の技術は高経年化した軽水炉や新型炉の保守保全への応用が期待される。
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。
山田 知典; 寺田 隆哉; Zhang, S.; 菖蒲 敬久; 西村 昭彦; 村松 壽晴; 小溝 裕一*
no journal, ,
原子力施設をはじめ一般産業施設に展開可能なレーザー溶接技術の開発を進めている。この中では、残留応力の精密な評価と制御法の確立に向け、温度分布と強連結過程にある溶融池内の対流現象に着目し研究を行っている。本研究では、大型放射光施設(SPring-8)からの高輝度単色X線を利用して、試験片に対し上面及び側面からファイバーレーザーを照射し、形成した溶融池内部対流挙動の直接観察により過渡特性を評価した。さらに、ひずみ分布測定により、照射方向による温度場への影響とひずみ分布への影響を評価した。上面より照射した場合は、流動の方向が時々刻々と変化する様子が観察された。一方、側面より照射した場合は、時計回りの流れが観察され、両者で流動の方向が異なった。ひずみ分布を測定すると、上面より照射した場合は、照射部を中心として左右対称となったが、側面より照射した場合は、表面近傍に強い引張ひずみが形成する領域が存在するとともに、そのひずみ分布は照射部を中心として左右非対称となることが確認された。以上より、溶接部近傍の温度場に影響を与える要因(流動場など)を通じて、残留ひずみ分布を制御できる可能性が示唆された。
寺田 隆哉; 西村 昭彦
no journal, ,
1インチ伝熱管内壁に生じた配管減肉補修のためのレーザークラッディング装置開発に取り組んでいる。これまでに装置全体の設計及び要素の開発、統合を行った。熱源にはQCWファイバレーザーを用いた。1インチ配管内壁へのモックアップ試験を実施したところ、ピークパワー1kW, パルス幅10ms, 周波数7Hz, ワイヤ送給速度2mm/s, 溶接速度2mm/sにおいて良好なクラッディングを行うことに成功した。レーザークラッディングではレーザー光,ワイヤ,母材のすべてを溶接したい箇所1点に集中させる必要があるが、狭隘空間で実施すること困難な課題である。本研究では複合型光ファイバによる配管内の画像観察、母材とワイヤ間の起電力計測により課題を克服した。この技術は軽水炉や新型炉,石油化学プラントの保守保全への応用が期待される。
寺田 隆哉; 伊東 富由美; 西村 昭彦
no journal, ,
レーザー伝送用ファイバと画像伝送用ファイバを同軸上に束ねた複合型光ファイバを用い、1インチ配管内においてレーザー肉盛り溶接、画像観察および分光分析が可能な装置、技術の開発に取り組んでいる。肉盛り溶接ではミリ秒パルスレーザーを用い、ワイヤ送給による連続的な溶接を実現した。肉盛り溶接の成功にはワイヤ、母材、レーザー照射位置を狭隘空間において一致させることが重要であり、画像による確認とワイヤ母材間の電圧計測によりこの課題を克服した。また、同装置においてナノ秒パルスレーザーを肉盛り溶接後のサンプルに照射、LIBS分析により母材と溶接部の組成の違いを確認することに成功した。本技術は高経年化した原子力プラントや石油化学プラントの配管保守保全への適応が期待される。
