ITERトロイダル磁場コイルのカバー・プレート溶接試験

Results of ITER toroidal field coil cover plate welding test

小泉 徳潔; 松井 邦浩; 清水 辰也; 中嶋 秀夫; 飯島 亜美*; 牧野 吉延*

Koizumi, Norikiyo; Matsui, Kunihiro; Shimizu, Tatsuya; Nakajima, Hideo; Iijima, Ami*; Makino, Yoshinobu*

ITER-TFコイルのダブル・パンケーキ(DP)は、高さ14m,幅9m,厚さ0.1mの薄肉大型構造物である。DPでは、ラジアル・プレート(RP)の溝内に導体を挿入し、その上にカバー・プレート(CP)を被せて、RPとCPをレーザー溶接することで、導体をRP溝内で固定する構造を採用している。このCP溶接の長さは約1.5kmにも及ぶが、これによる溶接変形は平面度で1mm、輪郭度で約5mmの高い精度が要求されている。さらに、CPとRP間のギャップは、CP及びRPの製作精度から0.5mm以下となり、通常のレーザー溶接では溶接品質の確保が困難である。そこで、0.5mmの幅広のギャップに対してレーザー溶接を可能とする技術を開発し、さらに、実機短尺RPサンプルを用いて、面外変形を1mm以下に抑える溶接手順を確立した。加えて、実機短尺RPサンプルの試験結果から固有歪を導き、これを用いて解析的に、実機DPの面内変形が約5mmと評価できることを示した。RPの側面にビード・オン溶接することで、この面内変形を矯正する方法も考案し、TFコイルのCP溶接技術に目途を立てた。

In the ITER TF coil, cover plates (CP) are welded to teeth of a radial plate (RP) to fix a conductor in the groove of the RP. Though total length of welds is approximately 1.5 km and height and width of an RP are 14 m and 9 m, respectively, the welding deformation better than 1 mm in local distortion and several milli-meters in in-plane deformation is required. Therefore, laser welding is used for the CP welding to reduce welding deformation as possible. However, a gap of a welding joint is expected to be 0.5 mm at the maximum. Therefore, at first, the laser welding technique to enable welding on the gap of 0.5 mm width is developed in this study. Using this technology, CP welding trial using an RP mock was successfully performed. The achieved flatness is 0.6 mm. In addition, the welding deformation of a full-scale RP is estimated by the analysis using the inherent strain. The results show that the flatness of 1 mm is achievable and profile of 5 mm can be achieved. Since the in-plane deformation can be corrected by welding somewhere to originate artificial welding deformation, it is confident that the required tolerance of several milli-meters in in-plan profile is achievable.