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熱間等方加圧(HIP)拡散接合法による核融合炉超電導コイル用ラジアル・プレートの製作技術開発

Development of manufacturing technology of radial plate in superconducting coil for fusion reactor by diffusion bonding by Hot Isostatic Pressing (HIP)

高野 克敏; 小泉 徳潔; 増尾 大慈*; 夏目 吉久*

Takano, Katsutoshi; Koizumi, Norikiyo; Masuo, Hiroshige*; Natsume, Yoshihisa*

TFコイルの巻線部で使用するラジアル・プレート(RP)は、完全オーステナイト・ステンレス鋼で製作された高さ13m, 幅9m, 厚さ10cmの大型構造物であるにも拘わらず、数mmの高精度な製作公差が求められるとともに、4Kにおいて高強度な機械特性を満足する必要がある。また、TFコイルの製作はITER計画における製作工程を満足するため数週間に1枚のRPを製作する必要があり、RPの製作は効率的手法を採用する必要がある。このため、原子力機構は、RPの製作方法として、厚肉のステンレス鋼板から、機械加工でRPを10分割した部分セグメントを製作して、これらを溶接して組み立てる製作手法を主案としている。一方、本方法で製作するRPセグメントは、材料の歩留まり、機械加工の観点から無駄が多く、合理的な製作手法を開発することが求められている。そこで、原子力機構では、熱間等方加圧(HIP)による拡散接合法を用いたRPセグメントの製作技術の開発を進めてきた。開発の結果、従来の製作方法と比べて材料が約半分に、機械加工の切削量が約1/3に低減できるとともに、高精度な製作精度を達成した。また、要求値を満足する機械特性を得ることができ、技術的に有効な製作手法であることを示すことができた。

The authors performed trial manufacture of the RP segments using a diffusion bonding method, namely Hot Isostatic Pressing (HIP). As a result of trials, it was clarified that even when HIPping is applied, the mechanical characteristic of base metal is not deteriorated. The machining period can be reduced by half compared with the traditional manufacturing method. On the other hand, mechanical strength at 4 K is degraded due to weak bonding, that is no grain growth through joint, by HIPping. However, additional test indicates promising possibility of much better joint by higher temperature and joint surface treated HIPpings. These results justified that RP segment manufacturing is not only possible, but it is a technically valid manufacturing method that satisfies all requirements.

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