| 研究課題/領域番号 |
17560648
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
西村 昭彦 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (90370452)
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| 研究分担者 |
島田 幸洋 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (50446407)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
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| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
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| 配分額 *注記 |
2,750千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 150千円)
2007年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2006年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2005年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 加工硬化層 / 応力腐食割れ / レーザー音速測定 / 誘導ブリルアン散乱 / 原子炉の診断技術 / 回折格子 / 光ファイバ / レーザー加工 / 音速測定 / 原子炉の安全性 / 診断技術 / 金属加工 / 加工硬化 / レーザー計測 / 弾性波 |
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| 研究概要 |
本研究では3年の研究期間をかけ、レーザー音速測定により応力腐食割れの主要因となる金属表層の加工硬化層を蒸発除去する前段階として、この硬化層の弾性定数の変化を表面弾性波の音速及び減衰率として遠隔測定することを目標とした。
初年度は誘導ブリルアン散乱による音速測定のための光学系を構築した。次年度はエタノール水溶液の音速測定に成功し、音速と温度測定が同時に行える本手法の利点を特許として出願した。また、金属表面の適用するためには、形成した回折格子構造に、金属表層の表面弾性波よりも金属と接する空気の音速が支配的に現れることから、これを排除することが必要である。この空気の影響を排除するため、透明媒質である光ファイバ中に形成する回折格子を利用することとした。
最終年度は、実用の観点からを実際の原子炉に適用できる事を前提に、前年度に特許出願した音速測定系の光学系を鑑み、干渉法による回折格子の描画とレーザー加工による回折格子の描画の利便性の双方を比較した。その結果、レーザー加工による回折格子の描画を採用し、音速測定の原理である誘導ブリルアン散乱現象を利用した計測系の構築に必要なセンサー開発を実施した。具体的には超短パルスレーザー加工により光ファイバのコア部分に回折格子を描画したセンサーを試作した。センサー試作に先立って石英ガラスに回折格子を描画した結果、1000度に至る高温下でも劣化しない回折格子の作製に成功した。この光ファイバセンサーを原子炉の構造材に取り付けることで、地震発生時に構造材にかかる振動や変形をモニターすることができる。とりわけ、次世代のヘリウムガス冷却型の原子炉は熱効率向上の観点から冷却材の原子炉出口温度が950度に達する。このセンサーは金属表面の弾性波の検出に必要な高SN比の計測回路と組み合わせることで、地震発生時の原子炉の診断技術として有効である。
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