2013 Fiscal Year Annual Research Report
液体金属を内包する構造体の音響振動によるその場予寿命診断技術の開発研究
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23561021
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
涌井 隆 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 Ｊ-ＰＡＲＣセンター, 研究員 (50377214)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
二川 正敏 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 Ｊ-ＰＡＲＣセンター, 研究主席 (90354802)
勅使河原 誠 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 Ｊ-ＰＡＲＣセンター, 研究副主幹 (70354735)
直江 崇 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 Ｊ-ＰＡＲＣセンター, 研究員 (00469826)
佐藤 治道 独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 研究員 (90357145)
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| Keywords | 超音波 / 非破壊検査 / 水銀ターゲット容器 / キャビテーション / ガイド波 / レーザー計測 / 衝撃 / 低熱膨張合金 |
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| Research Abstract |
原子力施設や宇宙空間など人的活動が極めて制限される極限環境下において、機器の健全性評価のための遠隔非接触式計測技術が必要不可欠となってきた。本研究では、瞬時に励起される音響振動から構造体の健全性に関わる損傷を評価する技術を構築することし、各破砕ターゲット容器に生じるキャビテーション損傷と構造体中を伝播する超音波特性の関係について、数値実験及びレーザー超音波計測・非線形超音波計測による実験を用いて明らかにした。しかし、実機ターゲット容器での振動計測点は、損傷発生部位から離れているため、振動波形に及ぼす損傷の影響が極めて小さく、計測誤差等により、振動波形から、直接、損傷を検知することが困難であることが分かった。そこで、計測した振動波形に対して、統計的な処理を施すことにより、損傷量の影響を数値解析及び衝撃圧力負荷装置を用いた実験で確認した。この結果から、実機ターゲット容器の診断に適用できる見込みを得たと言える。
また、構造体より密度の大きい水銀を内包している水銀ターゲット容器では、構造体内を伝播する音響信号に大きな影響を与えることが予想される。そこで、水を満たしたSUS管を伝搬するガイド波の実験を行い、理論値との比較を行った。その結果、実験結果は理論値とよく一致し、今までの理論解析の結果が、水銀ターゲット容器のシミュレーション結果の検証にも適用できる見込みを得た。
さらに、低熱膨張合金の適用が検討されている水銀ターゲット容器では、構造材料との熱膨張係数の差異による破損も懸念されているため、超音波による接合状態観察などを実施した。その結果、水銀ターゲット容器の設計強度を満足しており、実機への採用できることを確認した。
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