SH波電磁超音波探触子(EMAT)の構造設計に関する検討

• Material Type: 文書・図像類
• Title: SH波電磁超音波探触子(EMAT)の構造設計に関する検討
• Author/Editor: 徐 陽; 田川 明広; 上田 雅司; 山下 卓哉
• Author Heading: 徐 陽; 田川 明広; 上田 雅司; 山下 卓哉
• Publication Date: 2003-01
• Publication Date (W3CDTF): 2003-01
• Alternative Title: Structure design on SH wave electromagnetic acoustic transducer (EMAT)
• Periodical title: JNC TN4400 2002-002
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): 「もんじゅ」原子炉容器廻りISIにおいて、高温環境での体積検査にEMATが使用されている。検査精度の向上に加え、操作性と耐久性の向上のため、検査ロボットの重量半減が要求され、それに伴い、EMAT関連部分の軽量化も研究課題になっている。本研究報告では、SH波EMATの軽量化にあたり、一番基本である磁石構造の軽量化の可能性に関して磁束密度分布特性から解析し、HALBACH磁石配置をEMAT磁石構造とする検討について報告する。研究方法としては、SH波EMATの一般的な磁石構造とHALBAH磁石配置について、数値解析で静磁場解析を行い、各磁石構造における磁束密度分布特性を比較・検討し、より強力な磁気特性を有する磁石構造を明らかにする。なお、本報告は磁石の常温特性のみについて検討を行った。解析結果を以下のようにまとめた。1.HALBACH磁石配置は、SH波EMATの磁石構造として使用可能である。2.HALBACH磁石配置は、一般的な磁石構造より強力な磁気特性を有する。配置半周期2.5MM、縦と横方向に磁化した磁石の厚み寸法A=B=1.25MMのHALBACH配置における磁石ワーキング表面法線方向の磁束密度の最大値は、一般的な磁石構造の1.6倍にも達成する。即ち、ほぼ同じ磁石の量でより強力なSH波EMATが構成できる。3.SH波EMATの磁石構造において、ワーキング表面法線方向の磁束密度は磁石高さ寸法Lへの依存性が小さい。これは、隣接し合う磁石磁場の相互影響によると考えられる。配置半周期2.5MMの場合、高さ寸法5MMがあれば、磁石配置構造ではほぼ一定で安定な磁気特性がえられるが、磁石製作時のばらつきを考慮しても、高さ7MMで十分な特性が得られる。これは、磁石の重量軽減によるEMATの軽量化にとって重要な意義を持つ。4.磁石構造の配置半周期が大きければ、構造全体の耐リフトオフ特性も良くなる。ただし、SH波EMATの磁石構造とする場合、低周波数で使用することになるので、適切な配置半周期と耐リフトオフ特性のバランスの取れた設計が重要である。一方、EMATの高温使用における磁石構造の設計とパラメータの最適化が必要と考えられる。これについては別途に報告する。; EMAT is being used for the volume inspection under high temperature environment in the neighborhood ISI (In Service Inspection) of MONJU reactor vessel. In order to improve the operability and durability of ISI instruments, the weight halving of the inspection robot is required. In this connection, it becomes necessary and important to lighten some related assemblies of EMAT. In the present research, along with the light weightization of SH wave EMAT, the feasibility to reduce the weight of general magnet structure in accordance with the characterization of magnetic flux density distributions is analyzed. In addition, it is found that the Halbach magnet arrangement can be used as a magnet structure of SH wave EMAT. Numerical simulation of a static magnetic field analysis is employed for characterizing the magnetic properties of the general magnet structure of SH wave EMAT, and the Halbach magnet arrangement. The magnetic flux density distributions in both structures are compared with each other to search for a more powerful magnet structure. It is noticed that the magnetic properties of magnet structure are analyzed only at room temperature in this report. The main analysis results are summarized as follows: (1)Halbach magnet arrangement can be used as a magnet structure of SH wave EMAT. (2)Halbach magnet arrangement has a more powerful magnetic flux density distribution than that for the general magnet structure. In the case of a magnet arrangement with 2.5 mm half-period, the maximum value of magnetic flux density along the normal direction in the Halbach magnet arrangement (magnet thickness a=b=1.25 mm) can be as large as 1.6 times of that in the general magnet structure. In other words, by using Halbach magnet arrangement, a powerful SH wave EMAT can be composed comparing with the general magnet structure, even if nearly the same amount of magnet is used. (3)The dependence of the magnetic flux density along the normal direction on the magnet height ...
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• Summary, etc.: 「もんじゅ」原子炉容器廻りISIにおいて、高温環境での体積検査にEMATが使用されている。検査精度の向上に加え、操作性と耐久性の向上のため、検査ロボットの重量半減が要求され、それに伴い、EMAT関連部分の軽量化も研究課題になっている。本研究報告では、SH波EMATの軽量化にあたり、一番基本である磁石...