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高野 克敏; 小泉 徳潔; 増尾 大慈*; 夏目 吉久*
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原子力機構は、ITER計画において、トロイダル磁場(TF)コイルの製作を担当する。TFコイルの巻線部に使用されるラジアル・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の大型構造物となる。RPは10分割したRPセグメントを溶接して組立てる計画であるが、数mmの高精度な製作公差が要求されており、合理的で高精度なRPセグメントの製作技術が必要である。RPセグメントの製作方法は、ステンレス鋼の平板から機械加工でRPセグメントを製作する方法が主案となっている。一方、本方法では、材料歩留まり、機械加工の観点から無駄が多く、前記のような高精度な寸法公差を満足し、さらに合理化した製作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、並行して、熱間等方加圧(HIP)による拡散接合を用いることで材料歩留まりを改善したRPセグメントの製作法、及び拡散接合部の機械特性を満足する接合条件の開発を進めてきた。開発の結果、材料歩留まり、及び機械加工を改善できるとともに、拡散接合部の接合条件を最適化することにより、4Kでの要求値(耐力:900MPa,靱性値:180MPa
)を満足する機械特性を達成した。
佐藤 裕*; 粉川 博之*; 矢野 康英; 関尾 佳弘
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実用化段階の高速炉では、経済性の観点から高燃焼度化が求められており、耐スエリング特性に優れる11Crフェライト/マルテンサイト鋼(PNC-FMS)がラッパ管用炉心材料の候補材として開発された。PNC-FMSをラッパ管として適用する場合、SUS316鋼で製造されるハンドリングヘッド等との異鋼種溶接が不可欠であり、その溶接施工法の確立が急務となっている。PNC-FMSとSUS316鋼の溶接施工法としては電子ビーム溶接が検討されているが、予期せぬ溶接欠陥の発生、硬化組織や
フェライトの生成などの課題が顕在化している。これらの問題点は溶融・凝固もしくは高入熱に起因しているため、低入熱の固相接合法である摩擦攪拌接合(FSW)の適用により、防止もしくは低減できる可能性がある。そこで本研究では、PNC-FMSとSUS316鋼の異鋼種接合に対してFSWを適用し、接合部のミクロ組織及び機械的特性について調べた。
迎井 直樹*; 渡邉 博久*; 島本 正樹*; 石田 斉*; 中嶋 秀夫; 千田 豊; 井口 将秀
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国際熱核融合炉(ITER)の中核機器であるトロイダル磁場(TF)コイルは日本が開発した高強度・高靱性ステンレス鋼を使用した大型溶接構造物である。現在計画されている溶接継手の最大厚さは260mmであり、溶接継手も極低温(4K)での強度及び靱性が要求され、同時に高い施工能率が要求されるため、完全オーステナイト組成の溶接ワイヤを使用した狭開先での自動TIG溶接の適用が計画されている。実機製造前の試作試験において、厚板継手の溶接金属部にミクロ割れが観察された。本研究はミクロ割れの抑制に関するものであり、割れの発生メカニズムの解明により溶接ワイヤの高温延性を改善することでミクロ割れが抑制できることが判明した。具体的には溶接ワイヤ製造過程の溶解中にREM(希土類元素)を添加することによりS量を10PPM程度(従来は50PPM程度)に低減させることにより解決を図った。研究は神戸製鋼所が実施し、原子力機構は研究の過程で助言を行った。