Convection and joint characteristics in aluminum alloy melting zone during resistance spot welding of dissimilar Fe-Al material in external magnetic field

船引 雄太*; 伊與田 宗慶*; 菖蒲 敬久; 松田 朋己*; 林 雄二郎*; 佐野 智一*; 他8名*

Journal of Manufacturing Processes, 115, p.40 - 55, 2024/04

https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.01.049

In resistance spot welding (RSW) of Fe and Al alloy, an intermetallic compound (IMC) is formed at the joining interface, and it is known that the joining strength of the joint decreases as the IMC becomes thicker. In this study, the convection behavior in the Al alloy melting zone of an Fe-Al alloy RSW was varied and the effect on the joint characteristics was investigated. For this study, focusing on the electromagnetic force generated in the Al alloy melting zone, the convection behavior in the Al alloy melting zone was changed by adding an external magnetic field using neodymium magnets. In-situ evaluation of the convection behavior using synchrotron radiation and cross-sectional macro-observation of the joint revealed that the addition of an external magnetic field causes a non-axisymmetric change in the convection behavior in the Al alloy melting zone, which results in the deflection of the Al alloy melting zone. The addition of an external magnetic field increases the driving force of convection and homogenizes the temperature field at the joining interface, suggesting that the IMC near the center is formed thin and uniform. Furthermore, from the cross tension test and the observation of the fracture surface of the joint after the test, it was clarified that the CTS of the joint with an external magnetic field was improved by the propagation of cracks into the Al alloy melting zone during the test.

Core melt behaviors and thermal properties in LWR severe accident

杉本 純; 上塚 寛; 日高 昭秀; 丸山 結; 山野 憲洋; 橋本 和一郎

Thermophysical Properties 17 (17th Japan Symp. 1996), 0, p.163 - 166, 1996/00

シビアアクシデント時の伝熱挙動は、一般に多成分・多相流が関与するとともに、現象として極めて複雑・多様であることに大きな特徴がある。このうち溶融炉心の挙動としては、炉心の溶融進展、溶融炉心の自然対流、溶融炉心と原子炉圧力容器壁との反応、原子炉圧力容器外部冷却法による溶融炉心の冷却、溶融炉心と冷却材の相互作用、溶融炉心と格納容器床コンクリートとの反応などがある。これらの現象を明らかにするとともに、解析的な評価を行うためには、溶融炉心の融点である2,800Cを越える高温での溶融炉心の比熱、熱伝導率、熱拡散率、密度、表面張力、粘度等の熱物性値が必要である。また、関連する実験とその解析を行うためにも実験体系における同様の熱物性値が必要である。しかし、これらについては非常に限られたものしか得られていないのが現状である。本稿では、シビアアクシデント時の溶融炉心挙動と熱物性について、研究の現状と今後の課題について述べている。

NSRR実験プログレス・レポート 14; 1982年1月~1982年12月

反応度安全研究室; NSRR管理室

JAERI-M 84-046, 176 Pages, 1984/03

JAERI-M-84-046.pdf:6.85MB

本報告書は、1982年1月から同年12月までにNSRRにおいて実施した燃料破損実験の結果およびその考察等についてまとめたものである。今期実施した実験は、標準燃料試験(高発熱量試験)、燃料設計パラメータ試験(加圧燃料試験、ステンレス鋼被覆燃料試験)、冷却条件パラメータ試験(冷却水温パラメータ試験、強制対流試験)、欠陥燃料試験(擦過腐食燃料試験)、燃料損傷試験、特殊燃料試験(混合酸化物燃料試験)、高温高圧カプセル試験、高温高圧ループ試験、燃焼挙動可視試験、およびその他の試験の総計52回である。

NSRR実験プログレス・レポート,12; 1981年1月~1981年6月

反応度安全研究室; NSRR管理室

JAERI-M 82-012, 122 Pages, 1982/03

JAERI-M-82-012.pdf:5.69MB

本報告書は、1981年1月から同年6月までにNSRRにおいて実施した燃料破損実験の結果およびその考察等についてまとめたものである。今期実施した実験は、標準燃料試験(高発熱量試験、標準燃料再現性確認試験)、燃料設計パラメータ試験(加圧燃料試験、ステンレス鋼被覆燃料試験、ギャップガスパラメータ試験、脆化被覆管燃料試験)、冷却条パラメータ試験(強制対流試験、バンドル燃料試験)、欠陥燃料試験(浸水燃料試験、擦過腐食燃料試験)、破損伝播試験、ペレット破砕試験、水ループ試験、および燃料破損可視試験の総計38回である。

NSRR強制対流実験リグのボイド発生時の流動特性

広瀬 誠*; 藤城 俊夫; 小林 晋昇

JAERI-M 9630, 27 Pages, 1981/08

JAERI-M-9630.pdf:0.82MB

本報告書は、反応度事故条件下の燃料挙動に及ぼす冷却材の流動の影響を調べるため、NSRRで行っている大気圧下での強制対流実験に対し、燃料を収めた流路内でボイドが発生した際の冷却材流動変化挙動を調べる目的で行った炉外実験の結果と考察とをまとめたものである。実験は炉内強制対流実験で使用するものと同一の流路系を組んで行い、流路内に空気を吹込むこによりボイドの発生を模擬した。実験の結果、これまでの強制対流実験で観察された大幅な流量低下の現象は燃料部で発生したボイドがポンプに巻込まれる結果生じている事、したがって、ポンプの取付位置を工夫することによりボイド巻込みに起因する流量の異常低下を防ぐ事が分り、また、バイパス流路を設けた試験からバイパス流路の影響が比較的少いことが明らかになった。

反応度事故条件下の燃料挙動に及ぼす冷却材の流動の影響,1; 大気圧室温条件での実験結果

藤城 俊夫; 小林 晋昇; 広瀬 誠; 丹沢 貞光; 吉田 博之*

JAERI-M 9104, 44 Pages, 1980/10

JAERI-M-9104.pdf:1.7MB

反応度事故条件下の燃料挙動に及ぼす冷却材の流動の影響を調べるため、NSRRにおいて、大気圧室温条件の強制流動下で行った燃料照射実験の結果をまとめたものである。実験は大気圧カプセルを使用し、単一燃料棒を内径16mmの流路管に収め、これを小型の水中ポンプを接続してカプセル内で強制循環させる方法により行った。実験条件としては、まず、冷却材流速の影響を把握するために、流速が0.3m/s,1.0m/s,1.8m/sの3通りの場合に同じ190cal/g.UOの発熱毒を与え、次に、燃料破損しきい値を知るために、流速1.8m/sで発熱量を徐々に上げ、最高310cal/g.UOまでの実験を行った。この結果、流速を1.8m/sとした場合には、同じ単一燃料棒を静水中において照射するNSRRの標準実験条件に比べ、同一発熱量を与えた時の被覆材最高温度が300~400C低く、また、破損しきい値も約30cal/g.UO高くなる等、冷却材流動が反応度事故条件下の燃料挙動に大きな影響を与える事が判明した。