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タングステンの熱疲労劣化挙動の学理究明による傾斜機能長寿命ダイバータ開発への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 26289351
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関東北大学

研究代表者

野上 修平  東北大学, 工学研究科, 准教授 (00431528)

研究分担者 江原 真司  東北大学, 工学研究科, 准教授 (30325485)
福田 誠  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70757666)
涌井 崇志  東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 助教 (70359644)
藪内 聖皓  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70633460)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2014年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワード核融合炉 / ダイバータ / タングステン / 強度 / 疲労 / 寿命 / 固相拡散接合 / 傾斜機能 / 熱疲労 / 引張強さ / 疲労寿命 / 再結晶 / 延性 / 再結晶温度
研究成果の概要

本研究では、ボイド分散強化Wにナノ組織制御Wを付与した傾斜機能ダイバータ用Wを創生することを目的とした。基本的な機械特性、再結晶挙動、疲労特性および粒子負荷耐性に基づくボイド分散強化Wとナノ組織制御Wの開発は完了し、それぞれ優れた特性を示した。また、疲労特性評価のための新規試験装置の開発も完了し、有益な評価結果が得られた。一方、ヘリウム注入耐性の評価については、評価条件は限定的であり、課題が残った。しかしながら、本研究の主目的である傾斜機能ダイバータ用Wの開発のためのボイド分散強化Wとナノ組織制御Wを用いた健全な接合体の製作技術も概ね確立したため、本研究の基本的な目標は達成されたと考えられる。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] カールスルーエ工科大学/ユーリッヒ研究センター(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Solid State Diffusion Bonding of Doped Tungsten Alloys with Different Thermo-Mechanical Properties2018

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, H. Noto, M. Toyota, T. Hattori, K. Otomo, A. Hasegawa
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 印刷中 ページ: 76-81

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2017.12.036

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feasibility of Utilizing Tungsten Rod for Fusion Reactor Divertor2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, W. H. Guan, A. Hasegawa, M. Fukuda
    • 雑誌名

      Fusion Science and Technology

      巻: 72 号: 4 ページ: 673-679

    • DOI

      10.1080/15361055.2017.1347463

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved Structural Strength and Lifetime of Monoblock Divertor Targets by using Doped Tungsten Alloys under Cyclic High Heat Flux Loading2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, W. H. Guan, T. Hattori, K. James, A. Hasegawa
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: T170-014011 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1088/1402-4896/aa864d

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Degradation of Tungsten Monoblock Divertor under Cyclic High Heat Flux Loading2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, M. Toyota, W. H. Guan, A. Hasegawa, Y. Ueda
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 120 ページ: 49-60

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2017.04.102

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Temperature Fatigue Life Evaluation Using Small Specimen2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, C. Hisaka, M. Fujiwara, E. Wakai, A. Hasegawa
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 12 号: 0 ページ: 1405022-1405022

    • DOI

      10.1585/pfr.12.1405022

    • NAID

      130006897723

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Microstructural Anisotropy on the Mechanical Properties of K-doped Tungsten Rods for Plasma Facing Components2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, W. H. Guan, M. Fukuda, A. Hasegawa
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 掲載確定 ページ: 1549-1553

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2015.11.024

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tensile and Fatigue Properties of Potassium Doped and Rhenium Containing Tungsten Rods for Fusion Reactor Applications2016

    • 著者名/発表者名
      W. H. Guan, S. Nogami, M. Fukuda, A. Hasegawa
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 掲載確定 ページ: 1538-1542

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2015.11.030

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of Grain Structure Anisotropy and Recrystallization on Tensile Properties of Swaged Tungsten Rod2015

    • 著者名/発表者名
      W. H. Guan, S. Nogami, M. Fukuda, A. Sakata, A. Hasegawa
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 10 号: 0 ページ: 1405073-1405073

    • DOI

      10.1585/pfr.10.1405073

    • NAID

      130005286899

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 耐照射性タングステン合金の衝撃特性2018

    • 著者名/発表者名
      野上修平、Michael Rieth、Jens Reiser、長谷川晃、宮澤健
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Solid State Diffusion Bonding of Doped Tungsten Alloys with Different Thermo-Mechanical Properties2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, H. Noto, M. Toyota, K. Otomo, A. Hasegawa
    • 学会等名
      13th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Structural Strength and Lifetime of Monoblock Divertor under Cyclic High Heat Flux Loading by Using a Doped Tungsten Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, T. Hattori, K. James, W. H. Guan, A. Hasegawa
    • 学会等名
      16th International Conference on Plasma-Facing Materials and Components for Fusion Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 核融合炉ダイバータの寿命評価に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      管文海、野上修平、福田誠、長谷川晃
    • 学会等名
      日本原子力学会東北支部第40 回研究交流会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] タングステンロッドの核融合炉機器への適用性に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤高士、管文海、野上修平、福田誠、長谷川晃
    • 学会等名
      日本原子力学会東北支部第40 回研究交流会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 先進タングステン材料の適用による核融合炉ダイバータの長寿命化2016

    • 著者名/発表者名
      野上修平,管文海,福田誠,長谷川晃
    • 学会等名
      第33回プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 先進タングステン合金を適用した核融合炉ダイバータの構造強度評価2016

    • 著者名/発表者名
      豊田倫敏,野上修平,管文海,福田誠,長谷川晃
    • 学会等名
      第33回プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fatigue Life of Tungsten Materials Strengthened by Various Methods2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, W. H. Guan, A. Hasegawa, C. Hisaka, M. Fujiwara, T. Kim
    • 学会等名
      29th Symposium on Fusion Technology
    • 発表場所
      Prague Congress Centre, Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feasibility of Utilizing Tungsten Rod for Fusion Reactor Divertor2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, W. H. Guan, A. Hasegawa, M. Fukuda
    • 学会等名
      22nd Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy
    • 発表場所
      Sheraton on Society Hill in Philadelphia, Philadelphia, USA
    • 年月日
      2016-08-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] タングステン合金の疲労寿命2016

    • 著者名/発表者名
      野上修平, 管文海, 福田誠, 長谷川晃
    • 学会等名
      第11回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      九州大学、福岡県福岡市
    • 年月日
      2016-07-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] タングステン製ダイバータの繰返し熱負荷による損傷形成機構に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      豊田倫敏, 野上修平, 管文海, 福田誠, 長谷川晃
    • 学会等名
      第11回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      九州大学、福岡県福岡市
    • 年月日
      2016-07-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Surface and Near-surface Degradation of Tungsten Monoblock Divertor Mockup under Cyclic Heat Load by JEBIS2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, W. H. Guan, A. Sakata, M. Toyota, M. Fukuda, A. Hasegawa, Y. Ueda, S. Suzuki
    • 学会等名
      22nd International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
    • 発表場所
      Pontifical Urbaniana University, Roma, Italy
    • 年月日
      2016-05-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 核融合炉材料の寿命評価に向けた疲労試験技術開発2016

    • 著者名/発表者名
      野上修平、管文海、福田誠、日坂知明、金泰俊、秋月陽二郎、南山二三男、藤原昌晴、長谷川晃
    • 学会等名
      日本原子力学会2016年春の年会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-03-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 組織制御および合金化によるタングステンダイバータの構造強度の変化2016

    • 著者名/発表者名
      管文海、野上修平、福田誠、豊田倫敏、仁木健人、長谷川晃
    • 学会等名
      日本原子力学会2016年春の年会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-03-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 繰返し熱負荷を受けたダイバータの構造健全性評価2016

    • 著者名/発表者名
      豊田倫敏、坂田敦生、管文海、野上修平、福田誠、長谷川晃
    • 学会等名
      日本原子力学会2016年春の年会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-03-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 微小試験片を用いた高温低サイクル疲労試験技術の開発2015

    • 著者名/発表者名
      管文海、野上修平、日坂知明、金泰俊、秋月陽二郎、南山二三男
    • 学会等名
      日本原子力学会東北支部第39回研究交流会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2015-12-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] タングステンモノブロックダイバータ熱負荷試験体の残存強度評価2015

    • 著者名/発表者名
      坂田敦生、野上修平、管文海、福田誠、長谷川晃
    • 学会等名
      日本原子力学会東北支部第39回研究交流会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2015-12-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Advances in Fatigue Test Technology2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami1, W. H. Guan, M. Fukuda, A. Hasegawa, D. Kawai, T. Iwata, R. Nakai, K. Yamamoto, Y. Sato, M. Yamazaki, T. Nozawa
    • 学会等名
      17th International Conference on Fusion Reactor Materials
    • 発表場所
      Eurogress Aachen, Aachen, Germany
    • 年月日
      2015-10-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of Microstructural Anisotropy on Mechanical Properties of K-doped Tungsten Rods for Plasma Facing Component2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nogami, W. H. Guan, M. Fukuda, A. Hasegawa
    • 学会等名
      12th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
    • 発表場所
      International Convention Center Jeju, Jeju Island, Korea
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tensile and Fatigue Properties of Potassium Doped and Rhenium Added Tungsten Rod for Fusion Application2015

    • 著者名/発表者名
      W. H. Guan, S. Nogami, M. Fukuda, A. Hasegawa
    • 学会等名
      12th International Symposium on Fusion Nuclear Technology
    • 発表場所
      International Convention Center Jeju, Jeju Island, Korea
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 核融合炉プラズマ対向壁用タングステン合金開発 (5) タングステンの変形およびき裂発生に及ぼす応力3軸度と組織異方性の影響2015

    • 著者名/発表者名
      野上修平、管文海、酒井康幸、福田誠、長谷川晃
    • 学会等名
      日本原子力学会2015年秋の大会
    • 発表場所
      静岡大学、静岡県静岡市
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 核融合炉プラズマ対向壁用タングステン合金開発 (4) タングステンロッド材における延性発現機構に関する検討2015

    • 著者名/発表者名
      管文海、野上修平、長谷川晃、福田誠、坂田敦生
    • 学会等名
      日本原子力学会2015年秋の大会
    • 発表場所
      静岡大学、静岡県静岡市
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] カリウムドープしたタングステンロッドの結晶粒組織と機械特性2015

    • 著者名/発表者名
      管文海,野上修平,小保内陽大,福田誠,長谷川晃
    • 学会等名
      日本原子力学会2015年春の年会
    • 発表場所
      茨城大学、茨城県日立市
    • 年月日
      2015-03-20 – 2015-03-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 純タングステンロッド材の引張特性に及ぼす結晶粒組織異方性と再結晶化の影響2014

    • 著者名/発表者名
      管文海,野上修平,坂田敦生,福田誠,長谷川晃
    • 学会等名
      日本原子力学会東北支部第38回研究交流会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 野上修平,坂田敦生,福田誠,管文海,藪内聖晧,長谷川晃,室賀健夫2014

    • 著者名/発表者名
      タングステンロッド材の機械特性に及ぼすK ドープの影響
    • 学会等名
      日本原子力学会2014年秋の大会
    • 発表場所
      京都大学、京都府京都市
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 純タングステンロッド材の引張特性に及ぼす組織異方性の影響2014

    • 著者名/発表者名
      管文海,野上修平,坂田敦生,福田誠,藪内聖晧,長谷川晃,室賀健夫
    • 学会等名
      日本原子力学会2014年秋の大会
    • 発表場所
      京都大学、京都府京都市
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Kドープにより組織制御したタングステンロッド材の機械特性の異方性2014

    • 著者名/発表者名
      野上修平,坂田敦生,管文海,福田誠,藪内聖皓,長谷川晃,室賀健夫
    • 学会等名
      第10回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場、茨城県つくば市
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 純タングステンロッド材の機械特性の異方性と再結晶化の影響2014

    • 著者名/発表者名
      管文海,野上修平,坂田敦生,福田誠,藪内聖皓,長谷川晃,室賀健夫
    • 学会等名
      第10回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場、茨城県つくば市
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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