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1
Experimental characterization of concrete removal by high-power quasicontinuous wave fiber laser irradiation
Nguyen, P. L.; 大道 博行; 山田 知典; 西村 昭彦; 長谷川 登*; 河内 哲哉*
Journal of Laser Applications, 29(4), p.041501_1 - 041501_11, 2017/11
トンネルなどのインフラの保守保全作業は、技術者の目視確認、手作業(触診・打音・叩き落とし)で行われている。これらの作業は、非常に時間がかかり、大きな危険が伴うため、従来技術に変わる効率的で安全な保守保全技術の確立が求められている。本研究では、叩き落としに変わる技術として、高出力QCWファイバーレーザーを用いたコンクリート穿孔、切断除去技術の開発を行っており、その結果について報告する。
2
「レーザーのインフラ点検・補修への応用」特集号によせて
大道 博行
レーザー研究, 45(7), p.397 - 398, 2017/07
本特集号ではレーザーのインフラ保全、交換へのレーザー技術の可能性を紹介する。例えばトンネル、電力施設、原子力施設、などが対象である。関連するレーザー技術としてはリモートセンシング、その中のLIBS, LIDAR、レーザーと結びついた遠隔技術、表面クリーニング技術を順次紹介する。
3
Demonstration of laser processing technique combined with water jet technique for retrieval of fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station
羽成 敏秀; 武部 俊彦*; 山田 知典; 大道 博行; 石塚 一平*; 大森 信哉*; 黒澤 孝一*; 佐々木 豪*; 中田 正宏*; 酒井 英明*
Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (DVD-ROM), 3 Pages, 2017/04
福島第一原子力発電所の廃止措置の中で、遠隔操作による原子炉格納容器内の燃料デブリの取出しプロセスは重要な課題の1つである。このプロセスにおいて、放射性物質の拡散を抑制することは重要な考慮すべき点の1つである。さらに、このプロセスに適用する技術は、妥当な加工効率を維持することが要求される。そこで、我々は燃料デブリの取出し技術として、レーザー光と水噴流を組み合わせた技術を用いることを提案する。繰り返し断続噴射する水噴流を組み合わせたレーザー加工技術は、効率的な加工を行える可能性を示している。この実験結果をもとに、福島第一原子力発電所での適用に向けた技術開発を進めていく。
4
福島第一原子力発電所の廃炉と福島復興に向けた挑戦
大道 博行
レーザー研究, 45(3), p.135 - 136, 2017/03
高い放射線強度の中で成立することが求められる福島第一原子力発電所の廃炉に向けた技術開発は当初から困難を極めているが、別の角度から見ると科学技術の粋を集めた、いわば人類の科学技術開発の最前線の一つであると言える。他方、帰還率の低さに代表されるように被災地の復興には未だ課題が山積している。放射線の強度が下がれば人が帰って来るということではなく、事の困難さは多くの識者の指摘のとおりである。災害と事故により作られた最前線という意味で福島第一の廃炉に向けた研究開発の挑戦は、福島復興の使命感と表裏一体の事として取り組むべきことのように思われる。
5
本格運用に入った原子力機構・楢葉遠隔技術開発センター
大道 博行
保全学, 15(3), p.20 - 25, 2016/10
原子力機構・楢葉遠隔技術開発センターは、廃炉、復興に向け、多くの方々に利用していただくことを前提にした施設であり、その趣旨に従った新しいスタイルの運営が求められている。当センターは福島第一原子力発電所から20km圏内に初めて建設され運用を開始した最初の国立研究開発法人の開発拠点であり、関係方面の期待も大きい。本解説論文でセンター内に整備された施設を説明するとともに今後の方向性などを述べる。
6
レーザーを活用した国土強靭化と廃炉技術への展開; レーザーの過酷環境下での利用・モバイル化を目指して
大道 博行
建設機械, 52(10), p.53 - 58, 2016/10
廃炉から国土強靭化に向けたレーザー利用 原子炉の廃炉において優れた特長を有するレーザー技術に対して期待が寄せられている。一方インフラの診断・補修に向けた技術と廃炉技術は持続可能社会に向けた共通の技術的基盤を有し、連携を取って進めるべき技術であることが明らかになってきた。この具体的内容を図を交えて解説した。
7
レーザ加工技術,1; 原子力分野への新展開
大道 博行
電気学会誌, 136(7), p.422 - 425, 2016/07
原子力分野ではレーザ技術の非接触、遠隔、局所加工性が注目され原子炉の保守・保全技術として運転状態のモニター、各種遠隔計測、補修等への応用を目指した研究開発が進められてきた。原子力分野のレーザ加工技術として近年注目されている適用先に原子炉の廃止措置がある。我が国では東京電力福島第一原子力発電所の過酷事故後の廃炉をはじめ安全に停止した多くの炉の廃炉が控えている。これらへのレーザ加工技術の現状と今後へ向けた展望を述べる。
8
福島第一原子力発電所の燃料デブリ取り出しに資するレーザー技術
大道 博行
Isotope News, (743), p.7 - 11, 2016/03
2015年7月、原子力に関する総合研究開発機関である原子力機構、原子力発電の総合プラントメーカーである日立GEニュークリア・エナジー、水ジェット切断等のトップメーカーであるスギノマシンの3者が協力して、福島第一原子力発電所廃炉作業へのレーザー技術の適用拡大を見据えた基盤的研究を行うことで合意した。この共同研究では、同発電所の廃炉にとって最も困難な作業の一つとされている燃料デブリ取りだしに向けたレーザー工法開発に寄与する基盤的研究を実施することになっている。本小論では共同研究に関連するレーザー技術の現状、今回の共同研究を担当する3者のこれまでの取り組み、3者が協力する意義、オールジャパンの体制で臨む燃料デブリ取出しに向けた今後の期待される展開を述べる。
9
High order harmonics from relativistic electron spikes
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; 河内 哲哉; 匂坂 明人; Koga, J. K.; 森 道昭; 川瀬 啓悟*; et al.
RAL-TR-2015-025, P. 22, 2015/00
We provide a description of experiments performed with the J-KAREN and Astra Gemini lasers where we discovered a new regime of relativistic high-order harmonic generation by multi-terawatt femtosecond lasers in gas targets. The results were explained using particle-in-cell simulations and catastrophe theory. Our work paves the way towards a bright coherent X-ray source based on compact lasers and accessible, repetitive, and debris-free gas jet targets. Such a source will be crucial for fundamental research and numerous applications requiring pumping, probing, imaging of microscopic objects and for attosecond science.
10
Demonstration of heat resistant fiber Bragg grating sensors based on femtosecond laser processing for vibration monitoring and temperature change
西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也; 寺田 隆哉; 大道 博行
Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 9(3), p.221 - 224, 2014/11
 パーセンタイル:100(Nanoscience & Nanotechnology)
耐熱FBGセンサをフェムト秒レーザー加工により製作し、原子炉配管の高温に適用した。このセンサを鋼板表面に実装し、共振条件での振動試験を実施した。本センサの耐熱性能は600$$^{circ}$$Cである。安定化波長可変レーザーを使用して原子炉の日常点検のモニタとして利用できることを試験した。このセンサを繰り返し歪み計測を行なえるよう振動鋼板に取り付けた。溶接、ロウ付け、半田付け、そして貴金属接着剤など、各種の取り付け方法について議論した。
11
High order harmonics from relativistic electron spikes
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.*; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.
New Journal of Physics (Internet), 16(9), p.093003_1 - 093003_30, 2014/09
 被引用回数:8 パーセンタイル:26.68(Physics, Multidisciplinary)
We present a detailed description of our discovery of a new regime of high-order harmonic generation, including experimental data, simulations, and description of new harmonic generation mechanism. The harmonics are generated by multi-terawatt relativistic-irradiance ($$>$$ 10$$^{18}$$ W/cm$$^2$$) femtosecond ($$approx$$ 30-50 fs) lasers focused to gas jet targets. According to our model, the harmonics are produced by sharp, structurally stable, oscillating electron spikes at the joint of boundaries of wake and bow waves excited by the laser pulse.
12
第14回X線レーザー国際会議(ICXRL2014)
河内 哲哉; 錦野 将元; 大道 博行
プラズマ・核融合学会誌, 90(9), P. 579, 2014/09
2014年5月25日から30日に米国コロラド州フォートコリンズのコロラド州立大学において第14回X線レーザー国際会議(International Conference on X-Ray Lasers 2014: ICXRL 2014)が開催された。本国際会議は、1980年代から30年近くにわたって世界各地で隔年開催されてきた。今回の参加者は、米国を中心にヨーロッパ諸国, 日本, 韓国, 中国等より約90名であった。この国際会議では、レーザー励起プラズマを用いた軟X線レーザーだけでなく、超短パルスレーザーによる高次高調波や相対論的プラズマからの軟X線放射やX線自由電子レーザー等のコヒーレントX線源の開発とその利用技術を専門とする世界中の研究者が集まり、最新の成果報告と議論が行われた。これらの内容について報告する。
13
原子力分野における光・レーザ技術の展開; 原子炉保全・廃止措置(廃炉)への適用
大道 博行
光アライアンス, 25(8), p.47 - 51, 2014/08
レーザ技術のコンパクトでフレキシブルな性質、高いパワーと時間と空間域における高い制御性を活用した原子炉の保守保全、安全・確実かつ効率の良い廃炉工法の適用可能性が高まっている。本稿ではこれらに加え福島第一原子力発電所へのレーザ技術の適用可能性にも触れる。
14
14th International Conference on X-Ray Lasers会議報告
錦野 将元; 河内 哲哉; 大道 博行
レーザー研究, 42(8), p.678 - 679, 2014/08
第14回X線レーザー国際会議(International Conference on X-Ray Lasers 2014: ICXRL2014)が米国コロラド州の ロッキー山脈の麓、フォートコリンズのコロラド州立大学において5月25日$$sim$$30日に開催された。本国際会議は、1980年代から30年近くにわたって隔年で、世界各地で開催されてきた伝統のある会議であり、今回の参加者は、開催国の米国を中心にヨーロッパ諸国(フランス, ドイツ, イギリス, イタリア, ロシア, チェコ等), 日本, 韓国, 中国等より約90名であった。この国際会議では、レーザー励起プラズマを用いた軟X線レーザーだけでな く、超短パルスレーザーによる高次高調波や相対論的プラズマからの軟X線放射やX線自由電子レーザー等のコヒーレントX線源の開発とその利用技術を専門とする世界中の研究者が集まり、最新の成果報告と議論が行われた。
15
Demonstration of heat resistant Bragg grating by femtosecond laser processing for vibration monitoring
西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也; 寺田 隆哉; 大道 博行
Proceedings of 1st Smart Laser Processing Conference 2014 (SLPC 2014), 4 Pages, 2014/04
耐熱FBGセンサがフェムト秒加工により製作された。これらセンサを原子炉配管に適用するために、高温での振動試験が試みられた。このFBGセンサは600$$^{circ}$$Cでの耐熱性能を示した。波長可変レーザーを用いた周波数安定化検出システムが試験された。これは原子炉での日常点検における構造健全性の確認に役立つ。このFBGセンサは振動により歪が誘起された鋼板の上に取り付けられた。FBGセンサの金属モールドのため、溶接、ロウ付け、貴金属微粒子接着剤について考察を行った。
16
Observation of preformed plasma generated from a thin-foil target for laser-driven proton acceleration
匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 西内 満美子; 小倉 浩一; 榊 泰直; 余語 覚文; 森 道昭; 桐山 博光; 岡田 大; 金沢 修平; et al.
レーザー研究, 42(2), p.160 - 162, 2014/02
強度レーザーと薄膜との相互作用により、高エネルギーの粒子,硬X線,高次高調波,テラヘルツ波などが発生する。特にレーザー駆動陽子線については、医療用などの小型イオン源への利用が期待されている。今回、日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(J-KAREN)を用い、薄膜ターゲットから発生した陽子の計測を行った。ターゲット表面から発生したプリプラズマの大きさは、自然増幅光のメインパルス以前部分のパルス幅を短くすることで減少した。ターゲット裏面の垂直方向に発生する陽子の最大エネルギーは、プリプラズマの大きさを制御することにより増加した。
17
Protonic conduction, crystal and electronic structures of La$$_{0.9}$$Ba$$_{1.1}$$Ga$$_{0.95}$$Mg$$_{0.05}$$O$$_{4-delta}$$
浜尾 尚樹*; 北村 尚斗*; 伊藤 孝憲*; 井川 直樹; 井手本 康*; 大道 博行; 加来 正典*; 窪寺 昌一*
Solid State Ionics, 253, p.123 - 129, 2013/12
 被引用回数:2 パーセンタイル:81.1(Chemistry, Physical)
燃料電池用固体電解質材料、La$$_{0.9}$$Ba$$_{1.1}$$Ga$$_{0.95}$$Mg$$_{0.05}$$O$$_{4-delta}$$を固相反応法で合成し、電気伝導度やRietveld/最大エントロピー法による結晶構造解析を行った。基本材料であるLaBaGaO$$_{4}$$の一部をBaやMgで置換することで、プロトン伝導度が向上した。Rietveld/最大エントロピー法解析の結果、1000Kまでの温度ではLa$$_{0.9}$$Ba$$_{1.1}$$Ga$$_{0.95}$$Mg$$_{0.05}$$O$$_{4-delta}$$はLaBaGaO$$_{4}$$と同じ結晶構造を有すること、プロトンはO3サイト近傍に配置し、この酸素と水素結合していることがわかった。
18
Demonstration of partially transparent thick metallic sodium in the vacuum ultraviolet spectral range
大道 博行; 鈴木 庸氏; 河内 哲哉; 福田 武司*; 中桐 俊男; 加来 正典*; 窪寺 昌一*
Optics Express (Internet), 21(23), p.28182 - 28188, 2013/11
 被引用回数:1 パーセンタイル:86.55(Optics)
一般に金属は紫外線を吸収するため、紫外線が金属を透過するとは考えられていなかった。実際、様々な金属に対する紫外線の透過率が調べられているが、数ミリ厚の金属を紫外線が透過する報告はない。一方、まだ十分に紫外線透過率が調べられていない金属もあり、そのひとつがナトリウムである。ナトリウムの透過特性の研究は1930年代に遡るが、正確な実験データの取得ができなかった。ナトリウムは空気中の水分と反応して性質が変わるため、安定した厚みをもつ試料の作成が難しい点が理由の一つと考えられる。今回、フッ化マグネシウムという紫外線を通す特殊な窓材の間にナトリウムを挟み込むことで安定な試料の作製に成功し、その結果、真空紫外線と呼ばれる波長115-170ナノメートル(ナノメートルは100万分の1ミリメートル)の光が、厚さ1mm$$sim$$8mmの固体金属ナトリウムや温度150$$^{circ}$$Cの液体金属ナトリウムを透過することを世界で初めて明らかにした。さらに厚さ8ミリメートルのナトリウムの陰に隠れた物体の透視を行い、その像を明瞭に撮影することにも成功した。
19
原子炉廃止措置における光・レーザー技術の適用可能性
大道 博行
レーザー研究, 41(11), p.906 - 910, 2013/11
福島第一原子力発電所の事故処理に対しては、困難を極める作業環境の中で官民挙げて大変な努力が払われている。本論文では、このような国難とも言える状況の中で、原子力発電プラントの廃止措置や過酷事故時の処理に期待される光技術,レーザー技術の中で、レーザー共同研究所の活動を中心に内外の関連した研究開発の状況を紹介する。
20
Transmission imaging of sodium in the vacuum ultra-violet spectral range; New application for an intense VUV Source
大道 博行; 鈴木 庸氏; 河内 哲哉; 福田 武司*; 中桐 俊男; 加来 正典*; 窪寺 昌一*; Pirozhkov, A. S.
Proceedings of SPIE, Vol.8849, p.884908_1 - 884908_11, 2013/09
ナトリウムの光学的特性は20世紀前半から調べられてきた。1930年代にWoodにより紫外線域に透過の可能性があることが指摘された。その後の研究では透過像を取得するには至ってない。近年、大阪大学の福田らによりその重要性が指摘され、それに基づいて筆者らの研究グループではより厚いサンプルを用いた固体ナトリムの真空紫外域の透過スペクトル特性の詳細を調べた。その結果、大変高い透過率を観測し、透過イメージングにも成功した。これらを踏まえ、高強度真空紫外光源の必要性とそのナトリウム流動観察などへの応用等について講演する。