Application of HIP diffusion bonding technique in the development of nuclear fusion reactor

核融合炉開発におけるHIP接合技術の適用事例

増尾 大慈*; 宇野 毅*; 高野 克敏; 濱田 一弥; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫

Masuo, Hiroshige*; Uno, Tsuyoshi*; Takano, Katsutoshi; Hamada, Kazuya; Koizumi, Norikiyo; Nakajima, Hideo

ITER 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の高精度の公差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、これらを溶接する方法を主案として、実規模試作による製作性の検証を進めた。一方、本方法では、材料の歩留まりが約2割と非効率的であるため、さらなる合理化が望まれる。そこで、原子力機構は、本試作と並行して熱間等方加圧(HIP)による拡散接合を用いたRPセグメントの製作技術の開発を進めてきた。その一環として、モックアップによる試作試験を実施するとともに、HIP接合界面の機械特性及び品質確認試験を行った。本試作の結果、材料の歩留まりを約半分に合理化でき、機械加工では切削量を約1/3に低減できることが可能となった。また、HIP接合界面の表面処理、及びHIP処理条件を最適化することにより、機械特性についても要求値を満足する見通しを得ることができた。

Two pairs of SUS316LNH block samples were prepared, surface treatment was performed on the two bonded surfaces. With the surface treatment, the crystal growth was encouraged by the diffusion of surface treatment material atom as the crystal grain grew across the interface. As shown in result of 77 K charpy impact test, Test piece that gave surface treatment B HIPed under 1,300 C, 118 MPa, and four h holding time provided the largest impact value recorded 120 J/cm at very low temperature. Material yield for the SUS316LNH structure model was calculated taking into account premachining before bonding, and by comparing the machining from bonded structure and from solid material. It was succeeded to reduce the using material mass in half accomplished by component assembly and HIP bonding.