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論文

A Consideration on the use of shear waves to improve the sensitivity of an optical ultrasonic sensor for under-sodium viewers

猿田 晃一; 白濱 卓馬*; 山口 智彦; 上田 雅司

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 10(2), p.1 - 8, 2018/08

The present work is intended to investigate shear waves induced on stainless steel diaphragms by the incidence of ultrasonic waves, with the main emphasis on the understanding of the generation mechanism of the resultant second wave, in order to explore the possible use of the shear waves for improvement of the sensitivity of an optical ultrasonic sensor used for under-sodium viewers. The response of the diaphragms exposed to ultrasonic waves with different pressure profiles is measured by a heterodyne interferometer to examine the location where the shear waves are excited. The generation of the second wave is interpreted on the basis of interference of these shear waves. The effectiveness of the use of the shear waves is demonstrated by an improved sensitivity of 0.26 nm/kPa for a 3-mm-diameter and 5-$$mu$$m-thick diaphragm. This sensitivity is approximately 7 times as high as the sensitivity achieved with the first wave, which is the displacement of the diaphragm caused by directly incident ultrasonic waves.

論文

Development of a hybrid ECT sensor for JSFR SG double-wall tubes

山口 智彦; Mihalache, O.

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(11), p.1201 - 1214, 2017/11

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

A new design has been adopted for the steam generators (SG) tubes of the Japan Sodium-cooled Fast Reactor (JSFR) using double-wall tubes. This paper estimates and assesses the effectiveness of detecting defects in SG double-wall tubes of the JSFR by using combined high-frequency eddy current testing (ECT) and low-frequency remote field eddy current (RF-ECT) sensors. We confirm that the proposed hybrid ECT sensor is highly sensitive to small defects, fatigue cracks, and other defects even when located under support plates of tubes. The parameters of the hybrid ECT sensor are designed and optimized to detect small defects using accurate numerical simulations based on the finite element method (FEM), using an in-house developed code. The sensitivity and high performance of the hybrid ECT sensor was validated with experimental measurements.

論文

R&D of multi-frequency ECT algorithms for FBR SG tubes

Mihalache, O.; 山口 智彦; 白濱 卓馬; 上田 雅司

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 9(2), p.60 - 65, 2017/08

The adherence of sodium on the external surface of steam generator tubes (SGs) of Fast Breeder Reactors (FBR) adds an additional level of complexity in the in-service inspection (ISI) of SGs using eddy current testing (ECT). The paper focusses on research and development (R&D) of novel multi-frequency (MF) algorithms, based on ECT signals, special developed and tuned to enhance the signal from defects located on external SG tube surface and to suppress electromagnetic noise from the conductive sodium and SG support plates. The application of the MF algorithm is investigated using both three-dimensional finite element (FEM) simulations and experimental measurements from SG tubes soaked and then drained of sodium, in a sodium tank mock-up.

論文

R&D of multi-frequency ECT algorithms for FBR SG tubes

Mihalache, O.; 山口 智彦; 白濱 卓馬; 上田 雅司

Proceedings of 3rd International Conference on Maintenance Science and Technology (ICMST 2016), 2 Pages, 2016/11

The adherence of sodium on the external surface of steam generator tubes of Fast Breeder Reactors (FBR) adds an additional level of complexity in the in-service inspection (ISI) of SGs using eddy current testing (ECT). The paper focusses on research and development of novel multi-frequency algorithms, based on ECT, special developed and tuned to enhance the signal from defects located on external SG tube surface and to suppress electromagnetic noise from the conductive sodium and SG support plates. The application of the method is investigated using both three-dimensional finite element (FEM) simulations and experimental measurements from SG tubes soaked and then drained of sodium, in a sodium tank mock-up.

論文

Effects of metallic diaphragms on sensitivity characteristics of an optical ultrasonic sensor and reduction of interrogation time based on wavelength division multiplexing for under-sodium visual inspection

猿田 晃一; 山口 智彦; 上田 雅司

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 7(4), p.NT75_1 - NT75_8, 2016/02

We have experimentally examined the effects of the metallic diaphragms on the sensitivity characteristics of an optical ultrasonic sensor and investigated the multiplexed interrogation of the diaphragms based on WDM technique. The experimental results show that the sensitivity can be increased by use of thinner and lighter diaphragms. It has also been found that by taking advantage of the interference of the lamb waves propagating through the diaphragm, the sensitivity can be further enhanced by a factor of approximately 5 to 6 with decreasing diameter. The multiplexed interrogation based on WDM technique has been demonstrated in the case of two wavelengths. From this experimental demonstration, we consider that the interrogation time can be significantly reduced by increasing the number of multiplexed wavelengths.

論文

Effects of metallic diaphragm on sensitivity characteristics of optical ultrasonic sensor for under-sodium inspection

猿田 晃一; 山口 智彦; 上田 雅司

EUR-27790-EN, p.209 - 214, 2016/00

We report the effects of the metallic diaphragm on the sensitivity characteristics of the optical ultrasonic sensor used in under-sodium inspection. The diaphragm is set on the wall of a tank filled with water in place of sodium to have direct contact with water on one side and air on the other side. A heterodyne interferometer is employed to detect the wave on the diaphragm induced by the ultrasonic wave emitted from a piezoelectric transducer placed in the water tank. Two kinds of waves appear on the diaphragm: the first corresponds to the incident ultrasonic wave and the second is surface wave arising from the peripheral of the diaphragm. We found that the first wave increases with decreasing thickness of the diaphragm, while the second wave is dependent on both the thickness and diameter. Moreover the second wave has larger amplitude than the first wave due to interference effect at the center of the diaphragm. This result suggests that the small amplitude of the incident ultrasonic wave can be detected with a higher sensitivity by using the second wave on the diaphragm.

論文

Experimental measurements and simulations of ect signal for ferromagnetic SG tubes covered by a sodium layer

山口 智彦; Mihalache, O.; 上田 雅司

Electromagnetic Nondestructive Evaluation (XVII), p.144 - 154, 2014/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:4.98

強磁性体の蒸気発生器伝熱管の外表面に導電性物質であるナトリウムが付着すると渦電流探傷試験において欠陥の検出性能に影響を与えることから、著者らはナトリウム浸漬試験と電磁場解析を行い、伝熱管や構造物支持板や溶接部にナトリウムが付着した場合の試験結果を確認したので、本会議にて発表する。

論文

Validations of multifrequency ECT algorithms for helical SG tubes of FBR

Mihalache, O.; 山口 智彦; 上田 雅司

Electromagnetic Nondestructive Evaluation (XVII), p.109 - 119, 2014/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:24.36

The present paper focuses on multi-frequency ECT algorithms applied specifically to the magnetic SG tubes of Monju FBR. The algorithms optimum parameters for either two and three frequencies are determined using 2D and 3D numerical Finite Element Simulations (FEM) based on codes previously developed in-house by authors.

論文

「もんじゅ」1次主冷却系配管検査装置の機能試験

前田 幸宏; 山口 智彦; 上田 雅司; 藤木 一成*

日本保全学会第10回学術講演会要旨集, p.599 - 601, 2013/07

高速増殖原型炉「もんじゅ」では、1次主冷却系配管の供用期間中検査として、ナトリウム漏えい検出器による連続漏えい監視や目視試験に加え、代表部位に対する体積試験を行う計画であり、高温構造設計の妥当性を確認する観点から、代表部位として原子炉容器出口から中間熱交換器入口に至る高温配管のエルボ部を選定し、応力集中部(横腹部)及び両端の周方向溶接部に対し、配管外表面から超音波探傷を行う。検査時における作業員の被ばく低減のため、遠隔・自動で検査するための装置が開発され、供用前検査での使用経験と関連技術の進歩を踏まえ、装置の更新と改良が行われた。本稿では、改良後の検査装置について、モックアップを用いて実施した機能試験の結果及び実際に「もんじゅ」の配管に取り付けて動作確認を実施した結果について報告する。

論文

Large scale 3D FEM electromagnetic simulations and validations for FBR steam generator tubes

Mihalache, O.; 山口 智彦; 上田 雅司

Abstracts of Electromagnetic Nondestructive Evaluation Series, p.42 - 43, 2012/07

The present paper focuses on electromagnetic simulations of ECT for helical SG tubes and large SP models. Large scale 3D simulations are validated by comparison with experimental measurements conducted in a mock-up test in our laboratory. State of the art parallel numerical simulations using an electromagnetic code developed with a hybrid OpenMP-MPI approach for very large FEM models are conducted using up to 1024 CPUs in Fujitsu BX900 supercomputer. The availability of large models offers new insights into ECT for large structures in FBR, where electromagnetic interference can appear due to close proximity of multiple tubes.

論文

Development of inspection and repair technology for the micro cracks on heat exchanger tubes

西村 昭彦; 菖蒲 敬久; 岡 潔; 山口 智彦; 島田 幸洋; Mihalache, O.; 田川 明広; 山下 卓哉

レーザ加工学会誌, 17(4), p.207 - 212, 2010/10

高速増殖炉の熱交換器伝熱管に発生する微小亀裂を検査し補修するため、複合型光ファイバスコープを用いたプローブ試作機を開発した。本プローブはレーザー加工ヘッドと渦電流探傷装置も構成品に加えられている。超短パルスレーザー蒸発は、材料表層の加工硬化層の除去に用いることができる。加えて、スポットレーザー溶接が微小亀裂の補修に用いられた。このプローブシステムは、熱交換器の寿命を延ばすことにより、安全かつ経済的な選択肢を高速増殖炉の保守保全に与えることができる。

論文

3D RFEC simulations for the in-service inspection of steam generator tubes in fast breeder reactors

Mihalache, O.; 山口 智彦; 上田 雅司; 宮原 信哉

International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 33(3-4), 6 Pages, 2010/00

高速増殖原型炉「もんじゅ」の蒸気発生器伝熱管は、140本の伝熱管がヘリカル形状に密接に配置され、蒸気発生器の中に格納されている。伝熱管の検査には、渦電流探傷試験(ECT)を適用する。このように伝熱管が密集した環境では、渦電流が隣の管にも流れることから検出感度に影響を与えることが懸念される。著者らは、複数の伝熱管が存在した場合や伝熱管サポート部での影響について3次元の電磁場解析で定量的に明らかにした。

論文

伝熱管内壁検査補修技術開発,2; ソフトウェア開発と性能試験準備

西村 昭彦; 岡 潔; 山口 智彦; 赤津 朋宏*; 関 健史*; Mihalache, O.; 島田 幸洋; 田川 明広; 山下 卓哉

日本保全学会第6回学術講演会要旨集, p.250 - 253, 2009/08

高速増殖炉の熱交換器伝熱管の保守保全のため、新型のプローブシステムの設計及び製作を行った。本報告ではシステムの要素技術のうち、複合型光ファイバスコープとレーザー及び画像撮影システムを結合させるカップリング装置及びレーザー加工ヘッドとECT探勝システムを動作させるソフトウェアの開発について述べる。

論文

Inspection of the steam generator heat transfer tubes for FBR Monju restart

高橋 健司; 椎名 章; 鬼沢 卓広; 井場木 昭治; 山口 智彦; 田川 明広

Proceedings of 17th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-17) (CD-ROM), 9 Pages, 2009/07

日本の高速増殖原型炉「もんじゅ」は1995年のナトリウム漏洩事故以来、初めて運転再開するが、運転前に長期間停止していた機器の健全性を確認することが必要である。蒸気発生器(SG)伝熱管については、起こりうる劣化事象を検討した結果、長期保管による腐食減肉のないことを確認することで健全性を担保できることがわかった。しかし、既に据え付けられたSG伝熱管の全長の腐食減肉を直接測定する方法はないことから、3つの試験(ECT(Eddy Current Test),目視試験,漏洩試験)結果を総合的に判断し、伝熱管の健全性を確認した。3つの試験方法は、各々伝熱管の腐食減肉を直接測定はできないが、ECTにより、全長の局所減肉を、目視試験により、全面腐食とU字管の腐食を、漏洩試験によりピンポールの有無を確認することができる。これら3つの試験結果を総合評価し、伝熱管に有為な減肉と貫通欠陥がないことが確認できた。

論文

ボーリングコア解析と$$^{14}$$C年代測定に基づく木曽川デルタの形成プロセス

大上 隆史*; 須貝 俊彦*; 藤原 治*; 山口 正秋*; 笹尾 英嗣

地学雑誌, 118(4), p.665 - 685, 2009/00

隆起・侵食は処分場の深度を減少させ、地下水流動系の変化を引き起こす可能性があるため、地層処分の長期安全性を評価するうえで考慮すべき重要な地質学的事象である。侵食量については、河川上流域の比較的狭い範囲を対象としてはダムの堆砂量を利用して見積もられているが、下流域から上流域までを含む広い範囲を対象としては行われていない。このような広い範囲を対象とする場合、侵食された土砂は河口付近の平野に堆積するため、そこでの堆積量を見積もることにより、侵食量を推定することができる。しかし、海岸沿いの平野は海水準変動の影響を強く受けるため、その形成プロセスは複雑である。そこで、海水準変動の影響を受けて形成された平野の事例として、濃尾平野の形成プロセスを検討した。具体的には、海岸からの距離が異なる複数のボーリングコアを用いて、堆積物の堆積相解析によって濃尾平野の地形地質断面を作成するとともに、多数の放射性炭素年代によって等時間面を求めた。この結果、海水準の上昇に伴って内湾が拡大したのに対し、海水準の下降に伴ってデルタが前進したことが明らかになるとともに、内湾の拡大速度とデルタの前進速度が示された。

論文

Operating experience of the J-PARC linac

長谷川 和男; 浅野 博之; 千代 悦司; 堀 利彦; 伊藤 崇; 小林 鉄也; 近藤 恭弘; 滑川 裕矢; 小栗 英知; 大越 清紀; et al.

Proceedings of 24th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2008) (CD-ROM), p.55 - 57, 2009/00

J-PARCリニアックは2006年11月にビームコミッショニングを開始し、2007年1月には所定のエネルギーである181MeVの加速に成功した。その後、リニアックは後段の3GeVシンクロトロンのビームコミッショニングのためのビームを供給し、さらに下流の50GeVシンクロトロンや中性子ターゲットのコミッショニングにもビームが用いられた。イオン源はセシウム不使用の負水素イオン源であり、安定なビームを供給し運転時間は3,000時間を越えた。高周波源としては20台の324MHzクライストロンを使用し、平均で6000時間以上、大きなトラブルなく運転を実証した。ここでは、こうしたJ-PARCリニアックの運転経験について報告する。

論文

J-PARCリニアック972MHz立体回路の大電力試験

堀 利彦; 山崎 正義; 山口 誠哉*; 長谷川 和男; リニアック高周波源グループ

NIFS-MEMO-55, p.289 - 292, 2008/03

972MHz立体回路で使用される主要RFコンポーネントであるWR975規格の導波管と、J-PARCリニアック仕様サーキュレータの大電力下での位相変動を計測した。これはJ-PARCリニアックの400MeVエネルギー回復を実施するときの高周波源立体回路の機器仕様を決定するための一環として行ったものである。当面の運転条件である平均パワー45kW時での導波管とサーキュレータの位相変動(RFが供給され熱平衡に達したときとコールドな状態との差)は約6度と計測された。導波管におけるこの数値は、RFの安定化を図るための恒温化対策(導波管の水冷)を行うか否かを判断する重要な値であり、今回の検証実験と324MHzの位相制御システムでの実績から、実機の導波管は空冷でも十分な性能を有することが判明した。

論文

J-PARCリニアック高周波源運転の現状

山崎 正義; 千代 悦司; 小林 鉄也; 堀 利彦; 鈴木 浩幸; 穴見 昌三*; 川村 真人*; 福井 佑治*; 南茂 今朝雄*; Fang, Z.*; et al.

Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.485 - 487, 2008/00

大強度陽子加速器施設(J-PARC)のリニアックでは、2006年10月より高周波源の運転を開始している。ここ1年間の高周波源運転は、RCS,MLF及びMRのビームコミッショニングに対応して継続的に実施している。2007年9月から2008年6月末までにRUN#9-RUN#17の運転を9回(1週間$$sim$$4週間の連続)行った。高周波源の運転時間は累計で6000時間(LV-ON)を超え、2007年9月からは3000時間に達する。ビームコミッショニング時の高周波源運転状況は、繰り返し25Hz,RF幅650$$mu$$s,出力1.4MW(max)で行い、初期(装置立ち上げ時)のトラブルもほぼ改善され、低電力RF制御(LLRF)等のシステム充実により大きな不具合もなくおおむね順調である。メンテナンスは、ビームコミッショニング休止時の1,2週間と空洞コンディショニング時に実施している。今回はおもにクライストロン用直流高圧電源関連の機器についてメンテナンスを行い、ダウンタイムの低減に努めた。本発表では、これらの高周波源の運転状態と実施したメンテナンスについて報告する。

論文

J-PARC Linac RFのPLCタッチパネルのメモリ領域を使用したDATA収集

鈴木 浩幸; 千代 悦司; 小林 鉄也; 堀 利彦; 山崎 正義; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 川村 真人*; 福井 佑治*; Fang, Z.*

Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.467 - 469, 2008/00

J-PARC Linacの低電力高周波のPLCは2006年10月より運用を開始し、その間数々の機能を付加し完成度を上げてきた。今回新たにPLC操作用のタッチパネルに2つの機能を追加した。一つはインターロック発生時の各種パラメーターや測定DATAを自動的にタッチパネル側のメモリ領域に保存する機能、もう一つはPLCのCPUがフリーズした場合PLC内部に直接アクセスしなくともタッチパネルの画面から原因が判別できるGUIの追加を行った。それによりインターロック発生時の機器の詳細なDATAが記録保存できるようになり、発生時の具体的な原因の究明が可能になった。2008年1月よりテスト的に運用を開始して現在評価中である。今回それらのことについて報告する。

論文

972MHz RFテストスタンドの活動状況2008

堀 利彦; 山崎 正義; 千代 悦司; 鈴木 浩幸; 青 寛幸; 平野 耕一郎; 長谷川 和男; 山口 誠哉*

Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.482 - 484, 2008/00

原子力機構原子力科学研究所内の陽子加速器開発棟地下2階に設置されている972MHz RFテストスタンドは、J-PARCリニアックの高$$beta$$加速部(200MeV以上)で使用される972MHz RF機器の大電力試験が行える唯一の施設である。本年度(2007/8$$sim$$2008/7)は400MeVアップグレード計画の第一歩が始まったこともあり、実機仕様を策定する各種試験が活動的に行われた。本論文では、機器製作時のコスト低減を目的に行った972MHz大電力立体回路の位相測定試験を中心に、2008年度の活動状況を報告する。

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