レーザー光を用いた福島燃料デブリ取出し技術に関する研究開発,12; 水中レーザー溶断性能の応答曲面表示

Study on removal technologies for Fukushima's fuel debris using laser light, 12; Response surface method of underwater laser cutting performance

山田 知典; 羽成 敏秀 ; 武部 俊彦; 松永 幸大; Nguyen, P. L.; 村松 壽晴

Yamada, Tomonori; Hanari, Toshihide; Takebe, Toshihiko; Matsunaga, Yukihiro; Nguyen, P. L.; Muramatsu, Toshiharu

原子力機構では、福島第一原子力発電所の炉容器下部に堆積していると考えられる燃料デブリ及び炉内構造物の取出し技術の確立を目指した研究開発を行っている。遠隔操作により対象物を溶断する場合、その環境が溶断性能に大きく影響を与える可能性がある。本報告では、水中においてレーザー溶断試験を実施し、金属の溶融及び、溶融金属の排出に関するパラメータの影響を評価した。気中では30mm厚の軟鋼を溶断できる照射条件(レーザー出力6kW、走査速度66mm/min、アシストガス流量70l/min)で水中溶断試験を行ったが、溶断できなかった。溶断面の観察では、金属が溶融した形跡は確認できたが、カーフ内部で固まっていた。これは、低流量のため、溶融金属がカーフ外に吹き飛ばされる前に、水と接した所が凝固したことが原因と考えられる。流量を350l/minに増加させた場合、溶断初期の裏面に切り残した領域が存在したが、30mm厚の軟鋼を溶断できた。これらの結果から、水中溶断性能の応答曲面表示を行い、気中溶断性能と比較すると、溶断可能な領域が縮小しており、状況に応じたパラメータ設定が必要となることが確認できた。

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