ITER・TFコイル・ラジアル・プレートのレーザ溶接

Laser welding of radial plate for ITER TF coil

牧野 吉延*; 後藤 悠*; 金原 利雄*; 長本 義史*; 大勢持 光一*; 小泉 徳潔; 高野 克敏; 松井 邦浩; 中嶋 秀夫

Makino, Yoshinobu*; Goto, Yu*; Kanahara, Toshio*; Nagamoto, Yoshifumi*; Osemochi, Koichi*; Koizumi, Norikiyo; Takano, Katsutoshi; Matsui, Kunihiro; Nakajima, Hideo

ITERトロイダル磁場(TF)コイル用ラジアル・プレート(RP)は、高さ13m,幅9m,厚さ10cmの大型構造物であるが、数mmの高精度で製作することが要求されている。RP製作は、厚肉のステンレス鋼板から、機械加工で部分セグメントを製作して、これらを溶接して組立てる計画である。原子力機構は、本製作方法の検証のために、実規模試作を実施した。RPセグメント間の溶接では、導体を挿入するU溝形状の継手断面での溶接が求められるため、(1)溶接姿勢が連続的に変化可能、(2)溶け込み深さも数ミリから30mmまで連続的に変化可能、さらに、(3)コイル製作の工程の制約から溶接速度の高速化も可能であることが要求される。これらの要求を満足する溶接法として、レーザ溶接が考えられる。そこで、著者らは、大出力レーザ溶接の適用性を検討するために、実規模試作を実施した。この結果、溶接条件を最適化することにより完全溶け込みを実現するとともに、要求値を満足する機械特性試験結果を得ることができた。また、一継手あたりの溶接収縮量は約0.4mm、実機RPの輪郭度は約1mmを達成した。一方、実機RPでは、溶接部に微小な欠陥も観測され、今後改善を進める計画である。

The toroidal field coil is manufactured as one of superconducting coil systems in the ITER. For welding the radial plate of TF coil, the prevention of the welding deformation and the high quality of the joints among the radial plates are required. Moreover, the application of high efficient welding is required in consideration for the productivity. Therefore, 10kW high power laser welding process was investigated for the application to the radial plate welding, because its process is superior in the productivity for the joints and the ease of the control for the heat input. In the experiment, it was confirmed that the application of the high power laser welding with the 6 axes industrial robots is effective in the welding deformation less than approximately 0.5mm for the small model. Finally, the effectiveness of the laser welding for the welding deformation and the weldability on the quality was verified by the real scale test with the actual shape.