高速炉燃料集合体の解体技術に対するシングルモードファイバーレーザの適用検討

Applicability of single mode fiber laser for FBR fuel disassembly

涌井 遼平; 北垣 徹  ; 樋口 英俊; 小泉 健治 ; 竹内 正行 ; 鷲谷 忠博 

Wakui, Ryohei; Kitagaki, Toru; Higuchi, Hidetoshi; Koizumi, Kenji; Takeuchi, Masayuki; Washiya, Tadahiro

使用済高速炉燃料集合体の再処理工程では、特殊ステンレス製の金属容器(ラッパ管)の一部を切断し、内部に収納されている燃料ピンを取り出す技術(解体)が必要である。過去に原子力機構では、ラッパ管の切断技術としてレーザ法を検討し、COレーザやYAGレーザを用いた模擬燃料集合体の解体技術開発を実施した。その結果、ドロスによるラッパ管と燃料ピンの溶着、燃料ピンの損傷等の課題が確認された。これらの課題は、大焦点径による過剰切断(ドロス発生量過多)が原因であるが、当時のレーザ技術では小焦点化が困難なため課題の解決に至らず、以後の研究開発においては切断砥石を用いた機械式切断法の開発を進め、技術的な成立性を確認した。しかしながら近年、レーザ技術は目覚ましい発展を遂げ、従来のレーザに比べ極めて細い焦点径を有するシングルモードファイバーレーザが登場した。われわれはその先端技術に着目し、解体分野への適用性を評価することとした。本研究では、小焦点径によるラッパ管切断量の低減化を目的として、おもに発振器性能(ビーム特性)の影響評価を中心に基礎的試験を行い、カーフ幅,ドロス発生量及び性質等の違いを検証した。その結果、SMFLを用いることでカーフ幅の狭い切断、すなわちドロス発生量の低減が可能となり、加えてPWとの相乗効果でより一層の低減化が促進され、溶着等の従来課題を改善できる見通しを得た。

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