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西 宏
Fusion Engineering and Design, 81(1-7), p.269 - 274, 2006/02
被引用回数：4 パーセンタイル：30.68(Nuclear Science & Technology)拡散接合継手のシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが小さい原因を明らかにするため、ステンレス鋼とアルミナ分散強化銅の直接拡散接合継手と金インサートを用いた拡散接合継手について、接合界面部に切欠きを付けた試験片の計装化シャルピー衝撃試験と静的3点曲げ試験を行い、その破壊挙動を比較した。また、有限要素法により引張りとシャルピー試験片の弾塑性解析を行い、両試験片の変形特性の相違を検討した。その結果次の結果を得た。衝撃試験と静的曲げ試験結果は等しく、接合継手の吸収エネルギーの低下は、最大曲げ荷重の低下により起こる。これは、接合継手曲げ試験片の切欠き底では両材の応力-ひずみ特性が異なるため、低強度部材のアルミナ分散強化銅界面近傍に変形が集中するためであり、シャルピー吸収エネルギーの低下は切欠き底の変形が一様でなく、局部的に集中するために起こる。
佐藤 聡; 榎枝 幹男; 黒田 敏公*; 小原 祥裕; 毛利 憲介*; Cardella, A.*
Fusion Engineering and Design, 58-59(1-4), p.749 - 754, 2001/11
被引用回数：4 パーセンタイル：33.39(Nuclear Science & Technology)国際熱核融合実験炉(ITER)遮蔽ブランケットの第一壁は、ステンレス鋼(SUS)と銅合金(DSCu)を、高温等方圧加圧法(HIP)を用いて接合することにより製作される。製作工程簡素化の観点から、HIP接合面の表面粗さが粗い条件での、制作方法が検討されている。そこで表面粗さをパラメータとして、SUS/DSCu,SUS/SUS,DSCu/DSCuHIP接合体を製作し、引張試験、衝撃試験、金相観察を行い、接合特性を評価した。1~40
mの範囲の表面粗さに関して調べた。表面粗さが細かくなるほど、SUS/DSCu接合体の衝撃値は高い値を示すものの、引張特性に関しては、全ての試験体で有為な差は見られなかった。HIP圧力を高くすることなどにより、10m程度の表面粗さでのHIP接合体の製作可能性が見いだされた。
関 正美; 前原 直; 藤井 常幸
Fusion Engineering and Design, 56-57, p.581 - 585, 2001/10
被引用回数：2 パーセンタイル：19.66(Nuclear Science & Technology)低域混成(LH)波は、トカマクを定常運転化し閉じ込め性能を向上できる。LH波用アンテナの工学的な課題は熱負荷対策で、耐熱性材料でアンテナを構築することが重要である。現在、耐熱性に優れた炭素繊維材を用いた開発を行っており、そのひとつはプラズマや高周波放電でダメージを受けやすいアンテナ先端部のみを耐熱化する型である。特徴はボルト締により交換可能としメンテナンス性を向上できることで、アンテナ先端部劣化による入射パワーの低下を防ぐのが目的である。開発のポイントは、導波管構造を持つSUS部材と炭素繊維材との接合方法の確立で、拡散接合を用いて成功した。今後、耐電力試験等を行い健全性を確認する。もうひとつの型は次世代の長パルス用の開発である。特徴は、LHアンテナを構成する電力分岐部全体が炭素繊維材で作られることで、高周波損失低減のため炭素材表面に銅の層を確実に着ける技術が重要である。そのために、チタンを緩衝材としたメッキ法やプラズマスプレー法を開発し、約50MW/m
(3.7GHz)の耐電力特性を確認した。高周波放電を持続させないことで耐熱性LHアンテナ製作の目処を得た。
西 宏; 荒木 俊光*
Journal of Nuclear Materials, 283-287(Part.2), p.1234 - 1237, 2000/12
被引用回数：17 パーセンタイル：72(Materials Science, Multidisciplinary)ITERの第一壁等に用いられる予定のアルミナ分散強化銅(DS Cu)とステンレス鋼の接合継手は熱応力や電磁力を受けるため、疲労強度の評価が重要である。そこで両材の直接拡散接合継手と金インサート拡散接合継手について低サイクル疲労試験を行い、次の結論を得た。(1)直接拡散接合継手では試験片は低ひずみ範囲で接合界面より破断し、疲労強度はDS Cuより低下する。これは界面にできた再結晶層や金属間化合物が原因である。(2)金インサート継手では界面破断はなくなり、直接接合継手に比べ疲労強度は大きく増加し、DS Cu母材の疲労強度が得られた。(3)ステンレス鋼とDS Cuの変形抵抗の大小関係はひずみ範囲により異なるため、疲労試験片のひずみ分布もひずみ範囲により異なる。このため試験片の破断箇所はひずみ分布に依存し、ひずみ範囲により異なる。
佐藤 聡; 古谷 一幸; 秦野 歳久; 黒田 敏公*; 榎枝 幹男; 高津 英幸; 小原 祥裕
JAERI-Tech 2000-042, 121 Pages, 2000/07
JAERI-Tech-2000-042.pdf:58.33MB
ITER遮蔽ブランケットプロトタイプモデルの製作に成功した。製作したモデルは、第一壁と遮蔽体とが一体化されたモデルであり、高さ約0.9m,幅約1.7m,奥行き約0.4mである。第一壁は、SUS製円形冷却配管が内蔵されたDSCu製熱シング材で構成されている。遮蔽体ブロックは、SUS製鍛造ブロックを長尺ドリル孔加工及び10000トンプレスによる曲げ加工により製作した。第一壁のSUSとDSCu,SUSとSUS,DSCuとDSCu,及び第一壁と遮蔽体ブロックとを、HIP処理により接合することにより本プロトタイプモデルを製作した。またそれらの接合を1回のHIP処理により行った。本プロトタイプモデルの製作により、1回のHIP処理での同時接合及びITER遮蔽ブランケットの製作性を実証した。
鄭 和翊*; 加藤 政明; 松岡 史哲*; 丹羽 善人*; 丸山 庸一郎; 的場 徹; 有澤 孝
Applied Optics, 38(21), p.4548 - 4551, 1999/07
被引用回数：8 パーセンタイル：43.11(Optics)半導体励起高繰り返しジグザグスラブNd:YAGレーザーシステムに関する論文である。同レーザーは高平均出力テラワットチタンサファイアレーザーの励起に用いられる。同レーザーは100Hz以上の繰り返し数で2Jのパルスを発生することのできる増幅システムと高調波(2次:532nm)発生用に開発された拡散接合KTP結晶とで構成されている。増幅システムは2台の増幅器をリング型に統合したユニークな構成となっており、60%という高いエネルギー抽出効率を実現している。また、グレートラッキングフリーの2つのKTP結晶を接合して作られた波長変換器では約50%、1Jのパルスエネルギーを100Hzの繰り返し数で実現している。
crystal for the second harmonic generation of high average power zigzag slab Nd:YAG laser鄭 和翊*; 加藤 政明; 松岡 史哲*; 丹羽 善人*; 丸山 庸一郎; 的場 徹; 有澤 孝
Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 38(1A-B), p.L35 - L37, 1999/01
被引用回数：6 パーセンタイル：32.55(Physics, Applied)高平均出力ジクザグスラブNd:YAGレーザーの第二高調波発生用に開発された拡散接合KTiOPO結晶(KTP)に関する論文である。二つの高品質KTPはz軸にそって接合されており、両者の結晶軸は接合後4分以内で一致していた。拡散接合により高品質で大型の結晶が実現され、高エネルギー高平均出力レーザーの波長変換がダメージフリーで行えるようになった。実験では2J100Hzの基本波が1Jのグリン光に変換されたが、これは50%の変換効率に相当する。
丸山 庸一郎; 鄭 和翊*; 加藤 政明; 丹羽 善人*; 松岡 史哲*; 的場 徹; 有澤 孝; 大場 正規
Trends in Optics and Photonics;Advanced Solid-State Lasers, 26, p.45 - 48, 1999/00
高繰り返しチタンサファイアCPAレーザーのポンプ光源として全固体Nd:YAGグリーンレーザーの開発を進めている。グリーンレーザーはシングルモード発振器、4パス前置増幅器、リング型2パス増幅器、波長変換装置より構成されている。発振器で発生するTEM
のレーザー光は前置増幅器で増幅された後、リング型2パス増幅器でさらに増幅される。これらの増幅器は高いビーム質を維持するために互いに像転送光学系で結合されている。増幅されたレーザー光はもう1台の像転送光学系で波長を緑色に変換するための波長変換装置に転送される。波長変換用の非線形結晶には熱特性に優れたKTP結晶を2個拡散接合したものを使用した。接合した2個の結晶はお互いに約4分の位相ミスマッチが観測されたがこれはKTPの許容角度に比べて十分小さい。基本波のパルスエネルギーは繰り返し100Hzで2.1Jで、これを拡散接合したKTP結晶に入射することによって1Jの緑色光が発生でき、波長変換効率として約48%を得た。また緑色光の出力安定性は
1%と安定であった。さらにパルス幅は約70nsとなりチタンサファイア結晶のポンピングに最適な長さが得られた。
佐藤 聡; 高津 英幸; 榎枝 幹男; 古谷 一幸; 秦野 歳久; 黒田 敏公*; 大崎 敏雄*; 山田 弘一*; 佐藤 真一*; 小原 祥裕
Fusion Technology, 34(3), p.892 - 897, 1998/11
熱間静水圧加圧(HIP)接合等の先進的製作手法を用いて、ITER遮蔽ブランケットプロトタイプモデル(幅約1.6m、高さ約1m、厚さ約0.4m)の製作に成功した。複雑な冷却流路を有する湾曲したステンレス鋼の遮蔽ブロックを長尺ドリル孔加工及び10,000トンプレスを用いた曲げ加工により製作、ステンレス鋼の円管を有するアルミナ分散強化銅の第一壁と遮蔽ブロックをHIP接合により製作することにより、目標とする精度で遮蔽ブランケットを製作できることを実規模レベルで初めて実証した。本発表において、詳細な製作過程、及び本製作において得られた製作に関る工学的データを報告する。
西 宏; 荒木 俊光*; 衛藤 基邦
Fusion Engineering and Design, 39-40, p.505 - 511, 1998/00
被引用回数：27 パーセンタイル：87.41(Nuclear Science & Technology)ITERの第一壁等に用いられる予定のアルミナ分散強化銅と316ステンレス鋼の拡散接合について、インサート材として金、無酸素銅、ニッケル箔を用いて、インサート材や接合条件が接合強度に及ぼす影響を明らかにした。(1)金インサート材の引張強度は銅やニッケルインサート材より高く、アルミナ分散強化銅母材の強度が得られる。(2)直接接合材のシャルピー強度は母材の20%であるが、金インサート材では衝撃強度を50%まで上昇させることができる。(3)金、銅インサート材ではインサート材中に金属間化合物が生成する。ニッケルインサート材ではカーケンダルボイドが生成し、接合材はこのボイド部より破壊する。(4)銅インサート材では分散強化銅と銅インサート材の界面より破壊する。これは銅同士の拡散速度が小さいため、接合性が悪いためと考えられている。
西 宏; 武藤 康; 衛藤 基邦
Transactions of 14th Int. Conf. on Stuructural Mechanics in Reactor Technol. (SMiRT-14), 4, p.455 - 462, 1997/00
アルミナ分散強化銅とステンレス鋼の拡散接合材について、界面強度を評価するため接合部に切欠きを付けた試験片を用いて、衝撃曲げ試験と静的曲げ試験を行った。さらに切欠き試験片と引張り試験片の弾塑性有限要素解析を行った。その結果次の結論が得られた。(1)切欠き材の変形・破壊挙動は衝撃試験でも静的試験でもほぼ等しく、破壊エネルギーは分散強化銅母材の約20%である。しかし引張り試験では、分散強化銅より破断し、分散強化銅の強度が得られた。(2)切欠き試験片で破壊エネルギーが低下する原因は、接合部の欠陥による靱性低下と材料異質性によるひずみ集中である。すなわち分散強化銅はステンレス鋼より変形抵抗が小さいため、分散強化銅部ひずみが集中する。(3)引張り試験では接合部より数mm離れた分散強化銅の変形が大きくなり、分散強化銅の強度が得られる。
斎藤 滋; 坂本 直樹*; 西田 精利*; 河村 弘
Functionally Graded Materials 1996, 0, p.215 - 220, 1996/00
現在ベリリウムは、ITERプラズマ対向材料の有力な候補材料として位置づけられている。このベリリウムは、銅合金製ヒートシンク材料と接合された形態で用いられるが、プラズマからの非常に高い熱負荷及び中性子束に曝されるため、これらに耐え得る、信頼性の高い接合技術の確立が求められている。そこで我々は、傾斜機能材料としてベリリウム/銅焼結体を用いたHIP法による拡散接合法を提案し、ベリリウム/銅合金の接合技術開発を開始した。今回は、予備的な評価として、ベリリウム/銅焼結体の熱物性評価を行った。熱伝導率測定結果から、50%以上銅を含有する焼結体は、ベリリウムの熱伝導率を上回っており、傾斜機能材料として、より好ましいことが明らかとなった。本シンポジウムでは、熱膨張係数測定結果についても報告する。
西 宏; 山田 猛*; 荒木 俊光*
原子力工業, 42(9), p.18 - 21, 1996/00
固相拡散結合法は溶接性の悪い材料の接合に利用されつつある。また母材を溶融することなく接合できるため材質の変化を伴わず、さらに変形量が少ないため複雑な形状の接合に使われ始めている。原子力機器の製造における接合法としての固相拡散接合法は実績は少なく、現在のところ接合条件と継手性能の関係を基礎的に調べる研究の段階である。そこで固相拡散接合法の原子力分野への適用拡大を図るため、固相拡散接合法の接合機構、接合方法、適用事例と継手性能について説明した。特に最近の研究事例として、核融合炉ブランケットへの適用が考えられている、316ステンレス鋼同志の接合及びアルミナ分散強化銅と316ステンレス鋼の異材継手の性能試験結果について述べ、その有用性を説明した。
西 宏; 荒木 俊光*
日本機械学会論文集,A, 61(584), p.711 - 716, 1995/04
アルミナ分散強化銅と316ステンレス鋼の拡散接合を行い、さらにそれらの低サイクル疲労試験をし、疲労特性を明らかにした。(1)接合材の分散強化銅の界面近傍には金属間化合物が生成し、分散強化銅は再結晶する。(2)低サイクル疲労寿命は316ステンレス鋼が最も長く、接合材が短かった。接合材と分散強化銅を比較すると、接合材の寿命が短く、その寿命差は低ひずみ範囲になるほど大きくなった。(3)316ステンレス鋼は分散強化銅より加工硬化が大きかった。(4)接合材の疲労破断箇所は高ひずみ範囲では、接合面より6~7mm離れた分散強化銅部で、これは316ステンレス鋼から変形が拘束され、塑性ひずみが大きくなったためと考えられる。低ひずみ範囲では界面近傍の分散強化銅部より破壊し、破面はディンプル破面で金属間化合物が見られた。
西 宏; 荒木 俊光*
JAERI-Research 94-035, 12 Pages, 1994/11
JAERI-Research-94-035.pdf:0.93MB
アルミナ分散強化銅、316ステンレス鋼および両材の拡散接合材の低サイクル疲労試験を室温で行った。また疲労中の接合材の塑性ひずみ分布を測定した。さらに接合界面近傍の組織と疲労後の破面を透過形、走査型電子顕微鏡で観察した。接合材の低サイクル疲労寿命はアルミナ分散強化銅に比べ低下した。接合材の疲労破断箇所は、低ひずみ範囲では接合界面近傍のアルミナ分散強化銅部であった。組織観察の結果、この部分には金属間化合物や再結晶等の欠陥が存在し、これらから破壊したと考えられる。一方高ひずみ範囲では、界面より6~7mm離れたアルミナ分散強化銅部で破壊した。塑性ひずみ分布を測定した結果、この部分の塑性ひずみは大きく、界面部の変形が316ステンレス鋼より拘束されるためと考えられる。
西 宏; 武藤 康; 荒木 俊光*
日本原子力学会誌, 36(5), p.432 - 440, 1994/00
被引用回数：5 パーセンタイル：47.66(Nuclear Science & Technology)アルミナ分散強化銅と316ステンレス鋼の固相直接拡散接合を種々の接合条件で接合し、それら接合材と母材の引張り、シャルピー試験を行い、その接合強度および母材の強度変化を調べた。両材の拡散接合性は良く、接合温度1173K、加圧力4.8MPa、保持時間60分の接合条件でDS Cu母材の引張り強度が得られた。接合性に及ぼす効果は接合温度の影響が大きく、加圧力、保持時間の効果は小さい。シャルピー衝撃値は接合温度の増加とともに増加する。しかしその値は母材に比べ非常に小さい、。また接合中にアルミナ分散強化銅は回復、軟化し、1273Kで耐力は30%減少する。高温度・高加圧力での接合はこの軟化のためアルミナ分散強化銅材の圧縮変形量が大きくなる。
西 宏; 荒木 俊光*
日本原子力学会誌, 36(12), p.1134 - 1136, 1994/00
被引用回数：1 パーセンタイル：26.96(Nuclear Science & Technology)アルミナ分散強化銅同士の拡散接合を種々の接合条件で行い、それら接合材について光学および走査型電子顕微鏡で接合界面を観察し、引張・シャルピー試験を行い、それの接合性を検討した。さらに接合性の優れている接合材を用いて、低サイクル疲労試験を行い、接合材の低サイクル疲労強度も検討した。結果は以下のとおりである。アルミナ分散強化銅同士の拡散接合性は良好であるが、接合界面に未接合によるボイドが観察された。このボイドは接合温度の上昇とともに減少した。接合材の引張強度はボイドが存在するにもかかわらず、母材の強度がほぼ得られた。しかし破断伸び、シャルピー吸収エネルギー、低サイクル疲労寿命は母材に比べ低下し、これは界面部のボイドが起因していると考えられる。
池田 佳隆; 関 正美; 前原 直; 若林 邦郎*; 浅井 知*; 尾崎 章*
Fusion Engineering and Design, 23, p.33 - 42, 1993/00
被引用回数：3 パーセンタイル：38.1(Nuclear Science & Technology)低域混成波電流駆動(LHCD)用グリルの製作として、拡散接合技術を用いた方法を開発した。LHCD用グリルは、従来、多数の矩型導波管を1本づつ製作し、それらを組み立てる方法により製作した。本手法では、グリルを薄板としきり棒の組合せ構造とし、これらを拡散接合により接合させるものである。本手法により、製作工程の大巾な簡素化と、高温時の機械強度の確保を可能とした。さらに、本方法を用いることで、高熱伝導度材であるアルミナ分散強化銅と、低電気伝導度材であるステンレス材の異種材料からなるグリルの試作に成功した。これにより、ディスラプション時の電磁力低減と、定常運転に対する除熱特性の優れたグリルの実現化に目処を付けた。
関 正美; 池田 佳隆; 小西 一正*; 今井 剛; 高橋 春次; 横倉 賢治; 沢畠 正之; 菅沼 和明; 佐藤 稔; 藤城 賢司*; et al.
Fusion Technology 1990, p.1060 - 1064, 1991/00
高効率の電流駆動を目指して高周波特性のよいランチャを製作するためには、導波管の薄い「仕切り板」の変形を極力抑えられる製作技術の確立が重要であった。JT-60Uの新型マルチジャンクションLHRFランチャの製作にあたっては、拡散接合を応用した製作技術を開発しその有用性をプロトタイプにて確認するとともに実機に採用した。製作されたランチャを使って高周波の性能試験を行い、位相量とパワー分配比が測定されその誤差は高帯域の周波数にわたって許容範囲内にあり、ほぼ設計値の放射スペクトルが期待され実験条件に合わせて最適のスペクトルが選択できる。大電力の高周波パワーを真空容器内に入射することによって耐電力試験を行いながら同時にランチャーのプリエーシングを順調に進め、単パルスながら入射パワーが一導波管当り~400kWまでに達した。このパワーは、実機の最大運用値の約1.6倍にもなり、電流駆動実験等において安定に大電力のパワーを入射できると期待できる。JT-60Uの高温度プラズマにて本ランチャによる電流駆動実験により、定常化トカマクへのデータベースが得られると思われる。
