小林 大輔

分野で言えば機械工学ですが、その中でも材料強度学という、「ものの強さを科学すること」、別の言い方では「ものの壊れ方を研究すること」を専門としています。
時代とともに変化する新素材の性状を対象としているため、常に最先端の材料に触れられることが魅力です。

学生時代、機械設計の講義で、機械部品の厚さ・薄さをどう決めるかで疑問に思い、材料強度の概念に興味を持ちました。院生時代に子供のころに憧れた「超合金」を研究対象にする機会に恵まれ、以来、この世で最も過酷と言われる環境(高温、高負荷)で使用される実用最強材料の強さを解き明かす研究を続けています。

中部電力に入社を決めたのは、火力発電所のガスタービンブレードがたくさん取り揃えてあるのを見学させてもらった時です。わたしには、それらが今か今かと測定評価を待っている「宝の山」に見えました。現在、そのひとつひとつのブレードに向き合い、その材料が何年、どんな状態で使用するとどういう劣化状況になるのか、データと知見を蓄積しながら研究をすすめています。

(注)超合金とは
耐高温性、耐腐食性、耐酸化性など、極めて過酷な環境下でも優れた性能を発揮する金属合金のこと。主にニッケル、コバルト鉄を基とし、クロム、アルミニウムなどの元素を添加して特性を強化しており、ガスタービンエンジン、航空宇宙産業、石油化学プラントなどで広く使用されている。

入社以来、実際に発電用ガスタービンで使われている超合金製タービンブレードについて、材料の劣化やいつまで使えるのか明らかにする余寿命評価を目的とした研究に取り組んでいます。

一口に超合金といっても種類が豊富で、時代とともに進化しています。加えて、発電用ガスタービンなど、超合金が使われている機器の使われ方にも変化があるんですよ。
たとえば、火力発電は、「ベースロード電源」の役割だけでなく、現在拡大中の再エネが、天候によって発電量が変動した際の「調整役」としての機能も果たすようになりました。それに伴い、出力調整や頻繁な機器停止がおこなわれるため、稼働率自体も大きく変わってきました。
これまでと同じ材料でも、求められる「強さ」や「余寿命」の考え方が変わるため、それぞれに応じた状況を把握するよう努めています。

私が約10年前に発明した「結晶方位解析」は、それまでは見えなかった超合金の材料劣化を電子顕微鏡などを使って可視化・定量化できる技術です。かなり実用的な技術で、すでに国内外における現役発電所のタービンブレードの余寿命評価などに活用されています。
タービンブレードは超合金でできているがゆえに、1枚あたりが高級車1台分に匹敵する高価格。それがガスタービン一台あたりに数百枚使用されています。ブレードの劣化度、余寿命を評価し適切な交換タイミングを導き出すことで、大きなコストダウン^(注)につながっています。

(注)関与した火力発電所全体で、計数十億円/年の削減に貢献

現在は、もっといろいろな材料に適用できるよう試行錯誤を続けています。

小林さん ガスタービンブレードの劣化度を可視化

ガスタービンブレードの劣化度を可視化

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