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加藤 正人; 豊島 光男; 飯村 直人; 上村 勝一郎
PNC TN8410 97-065, 147 Pages, 1997/03
水炉用MOX燃料の高燃焼度化を達成する方策として有効な,ガドリニア添加MOX燃料の照射挙動及び健全性評価を目的に、ノルウェーのハルデン炉で行う照射試験用燃料として中空ペレットスタックの中空部にガドリニア棒を挿入したDuprexタイプ燃料を含む24本の燃料要素を製造した。本報告書では、照射試験燃料製造の過程で得られた種々の知見について、ガドリニア棒の開発、燃料ペレットの製造及び燃料要素の加工の各段階に分けてまとめた。1. ガドリニア棒の開発バーナブルポイズン量を同一に保ちながら、セラミック棒の強度を保持するためGd2O3棒以外に、希釈材を添加した太径の棒も開発することにした。そのため、希釈材としてZrO2を採用した。Gd0.405Zr0.595Oy、Gd0.5Zr0.5Oyの試料を製作し、融点、熱安定性等の測定を行った。融点はそれぞれ、2510
及び2360を得、Gd0.405Zr0.595Oyは蛍石型構造が安定で、1700まで形状変化がなく、Gd0.5Zr0.5Oyはパイロクロア構造が現れることを確認した。また、照射材料としてGd0.405Zr0.595Oy及びGd2O3の細径長尺棒を押し出し成形で製作し、1700まで形状が変化しないことを確認し、照射材料として十分に供与できることを確認した。2. 燃料ペレットの製造(1) 使用する原料粉末の焼結特性を把握し、対策を施す(本試験においては、使用するPuO2粉末を粉砕することにより焼結性を向上させ、一方の天然UO2粉末は、800で熱処理することにより焼結性を抑制し両者の焼結時の収縮特性を合わせた。)ことによりペレット密度約95%TDを得ることが出来た。(2) ウイズドロアル式プレス機での成形時の上下圧バランスの状態を、上パンチ停止後にダイ停止させることにより、焼結後のペレット形状が台形になるのを防ぐのに適切な条件であることを見い出した。3. 燃料要素の加工ガドリニア棒入り燃料要素の製造は、半自動で行ったことから特に問題は発生しなかった。しかし、今後、大量生産を可能にするためには、自動化は不可欠である。そのため、設計段階での工夫が必要である。特に、ガドリニア棒径と中空ペレットの内径の差は、自動化レベルとの兼ね合いで最適化を図る必要がある。
関 正之; 西山 元邦; 石橋 藤雄; 本木 和彦*; 上村 勝一郎; 豊島 光男; 平子 一仁*
PNC TN8410 97-055, 19 Pages, 1997/03
溶接部超音波検査法は、PMW(パルス磁気溶接)法やPRW(抵抗溶接)法といった固相接合法により発生する溶接欠損の探傷法開発を目的に、装置開発、標準試験片開発等として行ってきた。そしてそれらの中で固相接合法だけでなく、従来の融接法(TIG溶接法)による端栓と被覆管の突き合わせ溶接部についても探傷試験を行い、X線検査法との比較も試みた。(PNCPN841094-010、PN841093-074、PN841096-050にて報告。)これらの試験からPRW法やTIG溶接法の溶接部に発生する欠陥において、端栓と被覆管の境界面及びその溶接部の近傍に発生する欠陥は、内部状態(PRW法=内バリ、TIG法=アンダーカット等)による超音波反射エコーが複雑になり、本来目的とする欠陥エコーの分離、判定が難しい。という問題が生じた。また、PRW法の場合、溶接欠損の有無だけでなく、接合面に生ずるミクロ的な材料変化が、溶接部の強度に大きな影響を及ぼすことが、SEM及びTEM等による観察からわかってきた。本報告書は、これら混在する超音波エコーの分離と材料変化を非破壊検査により定性・定量化するための基礎データの収集を行うために、今年度制作したAスコープメモリー装置の開発、据付及び性能試験についてまとめたものであり、今後の開発課題について検討を加えたものである。
飯村 直人; 小幡 真一; 野上 嘉能; 豊島 光男; 関 正之; 深川 節男; 大内 隆雄
PNC TN8410 96-198, 235 Pages, 1996/06
水炉用MOX燃料の高燃焼度化(燃焼初期の出力ピーク低減及び燃焼中の出力変化低減)を達成する方策として有効な、ガドリニア添加MOX燃料の照射挙動及び健全性評価を目的に、ノルウェーのハルデン炉で行う照射試験用燃料要素24本を製造した。製造した燃料要素はMOX及びUO2燃料であり、MOX燃料要素20本は、中空ペレットスタックの中空部にガドリニア棒を挿入したDuplexタイプ燃料(8本)、燃料中心温度測定を行うための計装を取り付けた中空ペレットタイプ燃料(7本)及び中実ペレットタイプ燃料(5本)である。また、UO2燃料要素4本は、全て中空ペレットスタックの中空部にガドリニア棒を挿入したDuplexタイプ燃料である。その他の燃料仕様パラメータにはペレット・被覆管ギャップ幅(=ペレット・外径3水準)、ガドリニア棒の組成及び外径(=中空ペレット内径・2水準)がある。尚、燃料ペレットの形状は、中空ペレットはチャンファ付、中実ペレットはディシュ・チンファ付である。各燃料要素の上部プレナム部には、プレナムスプリングが配されており、各種の計装付き端栓を取り付けた後に5kg/cm2・aの圧力でヘリウムを封入し、溶接密封した構造となっている。本報告書は、製造時及び品質検査時の詳細なデータ(サーベランスデータ)を収録したものである。
関 正之; 平子 一仁*; 西山 元邦; 豊島 光男; 石橋 藤雄; 井坂 和彦*; 上村 勝一郎
PNC TN8410 96-050, 59 Pages, 1996/02
溶接部超音波検査法は、平成元年度よりPMW(パルス磁気溶接)法による固相接合法溶接部欠陥探傷および固相接合長さの測定を目的に検査法の確立と検査装置の開発を行ってきた。そしてこれら開発試験の中から装置のノイズと対策と探傷駆動条件の安定の2つを今後の課題とした。(PNC PN8410 94-010、PN841093-074にて報告。)現在、新たに開発を進めているPRW(抵抗溶接)法の溶接部に発生する溶接欠陥は微細であり、クラック形状となるため、PMW法以上に現行のX線検査による検査が困難となる。そこでPMWと同様に超音波による溶接部検査法の開発を行うこととした。しかし、PRW溶接部の形状は、PMWのそれと異なっており、溶接部に発生する欠陥形状も異なることから溶接部超音波検査装置の改造を行い、新たな検査方法の開発に着手するとともに問題となっていた装置のノイズ対策と探傷駆動条件の安定性の確保についても解決を図った。また、今後、PMW、PRWの品質保障体制を確立する上で参考とするためTIG法溶接部の欠陥探傷についても試験を行い検討を加えた。
上村 勝一郎; 井坂 和彦*; 関 正之; 豊島 光男; 石橋 藤雄
PNC TN8410 95-029, 47 Pages, 1995/01
(目的)新被覆管材料開発の一環として行われている、Fe-Ni基オーステナイト鋼(以下、「高Ni鋼」と言う。)は将来、高速増殖炉炉心燃料用被覆管として有望視されている。そこで従来からSUS316相当鋼の燃料用被覆管の端栓溶接法として採用している、タングステンイナートガス(以下、「TIG」と言う。)溶接法を用いて溶接試験を行い、高Ni鋼の溶接の可能性を把握する。(方法)評価対象の高Ni鋼としては、40S材及び43G材を用い、溶接特性は主に、実績データの豊富なSUS316相当鋼との比較によるところとし、溶接欠陥の有無、引張試験、単軸クリープ試験、圧縮疲労試験等の機械強度等の測定を行った。(結果)1.断面金相試験において、溶接部は40S材及び43G材ともSUS316相当鋼と同様な柱状晶組織が得られ、アンダーカット、クラック、ピンホール、肩垂れ等の有害な欠陥は発生しなかった。また溶接ビードの特異な盛り上がりも無かった。2.引張試験において、常温引張強度は40S材及び43G材ともSUS316相当鋼より強かった。しかし、素管と比較した引張強度は、母材強度に対して40S材は12%減であるのに対し、43G材は30%減となり、強度低下が大きくなった。これに対し高温(650
C)引張強度は、母材の高温(650C)引張強度に対して40S材及び43G材ともに約13%減となった。3.単軸クリープ試験において、クリープ破断強度は40S材及び43G材ともSUS316相当鋼より高くなった。また43G材が40S材よりクリープ破断強度が大きくなった。4.圧縮疲労試験において圧縮疲労強度は40S材及び43G材ともSUS316相当鋼より高くなった。また43G材は40S材より破断回数で2倍程度の値を示した。(結論)今回行った試験結果から高Ni鋼(40S材及び43G材)のTIG溶接法による端栓溶接は可能である。この材料は端栓側(深さ方向)への溶け込みが浅く、試験当初被覆管肉厚以上の溶け込みを確保できなかったが、溶接中に電極の位置を被覆管側に移動する方法を採用したことにより解消された。また、機械的強度についても、いずれの鋼種ともSUS316相当鋼よりも高強度を示した。
上村 勝一郎; 関 正之; 豊島 光男; 中島 勝昭; 宮内 正美; 飛田 典幸
PNC TN8410 95-023, 130 Pages, 1995/01
本要素は、「もんじゅ」炉心性能の確認、炉心設計手法の開発等に資するため、「もんじゅ」性能試験において出力分布測定試験に用いるものである。この出力分布測定試験は、中性子検出箔(核分裂箔及び放射化箔等)を内封する中性子検出要素(以下、"箔ホルダー"と言う。)を試験用集合体の中心に挿入し、炉心で照射することによって出力分布等の測定を行う。箔ホルダー内には、下部端栓付被覆管内にステンレス製のスペーサペレット及び箔押さえバネ等によって中性子検出箔が所定の位置に保持されている。また、箔ホルダーの上部端栓をヘリウムガス雰囲気中でTIG溶接法により溶接することによって箔ホルダーを密封する。核分裂中性子箔(Pu、EU、DU箔)は、ベルギーと米国から輸入され、汚染の拡散等を防止するためにあらかじめ大洗工学センターのDCAにおいてAlシートによりラッピングされた。プルトニウム燃料開発室では、平成4年11月9日から同12月3日及び平成5年1月18日から同1月21日(計22日間)にわたり、中性子検出箔、箔封入カプセル及びスペーサペレット等を箔ホルダーに組込み、各種検査を行って箔ホルダーを完成させる作業を実施した。本作業は、「もんじゅ建設所技術課」、「技術開発推進部品質保証室」、「プルトニウム燃料工場検査課」及び「安全管理部放射線管理第1課」の協力の下に実施され、炉心燃料領域及び中性子しゃへい体領域用として43本、ブランケット燃料領域用として21本の計64本の箔ホルダーを製造することができた。「もんじゅ」サイト側への輸送は、平成5年12月20日に無事実施された。本報告書は、箔ホルダーの製造に係わるデータ(サーベランスデータ)をまとめたものである。
飯村 直人; 豊島 光男; 小幡 真一; 飛田 典幸; 宮内 正美; 深川 節男; 上村 勝一郎
PNC TN8410 94-224, 108 Pages, 1994/06
本報告書は、「常陽」運転工程第29サイクルから照射開始予定のB型試験用集合体(B9)に装荷するLDP-3特殊燃料要素の製造、加工における諸データを整理、収録したものである。LDP-3特殊燃料要素は、概念設計段階におけるFBR大型炉燃料仕様を基に、種々の燃料概念をパラメータとする燃料ピンを到達燃焼度130,000MWd/tを目標に「常陽」において照射し、大型炉燃料の設計研究の妥当性の確認、高性能材料を被覆管材〔高Niオーステナイト系ステンレス鋼(PNC1520)及びオーステナイト系ステンレス鋼(PNC1525)〕とする燃料ピンの高燃焼度における照射挙動データを取得することを目的としたものである。燃料ピン外径は8.5MMであり、これまでの太径ピン照射試験(LPD-1、2試験)での7.5MMに比べて大型炉燃料仕様により近い形状になっている。また、中空ペレットを用いての本格的な照射試験であることも大きな特徴である。さらに被覆管材の一としてオーステナイト系ステンレス鋼(PNC1525)については、燃料ピンでの初めての照射となる。
野上 嘉能; 加藤 直人; 豊島 光男; 飛田 典幸; 石田 忍; 深川 節男; 上村 勝一郎
PNC TN8410 93-230, 100 Pages, 1993/08
本報告書は、「常陽」運転工程第25サイクルから照射開始予定のB型特殊燃料集合体(B8)に装荷する特殊燃料集合体特殊燃料要素(FMS)の製造、加工における諸データを整理、収録したものである。照射試験は、炭化物析出強化フェライト/マルテンサイト鋼(以下PNC-FMSという)で被覆した燃料要素を到達燃焼度16万MWd/t以上を目標に照射し、PNC-FMSの長寿命燃料被覆管への適用性、並び現在鋭意開発を進めているODSフェライト鋼にも共通するフェライト系材料の燃料被覆管への適用性を評価して高性能燃料実用化方策に反映させることを目的とする。なお、本試験は日米長寿命燃料開発共同研究の一環として実施され、PNC-FMS被覆管燃料要素に加えて米国のフェライト/マルテンサイト鋼HT-9Mで被覆された燃料要素を同時照射して、両鋼の照射特性比較を行うことも、目的の一つになっている。燃料要素は、被覆管材質が2種類、ペレット密度とギャップ幅が2種類でこれらを組み合わせ4種類
2本の合計8本を製造した、本燃料要素は1991年10月に製造を開始し、1992年3月に加工を終了した。
野上 嘉能; 加藤 直人; 豊島 光男; 石田 忍; 飛田 典幸; 上村 勝一郎
PNC TN8410 93-200, 78 Pages, 1993/06
本報告書は,「常陽」運転工程第25サイクルから照射開始予定のB型特殊燃料集合体(B8)に装荷する特殊燃料集合体特殊燃料要素(HAM)の製造,加工における諸デ-タを整理,収録したものである。本特殊燃料要素の照射試験目的は,TRU消滅処理研究の一環として241Am含有率の高いペレットを充填した燃料ピンを高速炉で照射し,TRU燃料ピン照射のための其礎デ-タを取得するものである。本特殊燃料は241Am含有量が高く(241Am/METAL=0.90wt%)かつ6.5mm径の被覆管に装荷可能なA1M09ピンを解体し,試料ペレットを再充填したものである。本特殊燃料要素は,1991年5月にA1M09ピンの解体を行い,1991年10月に要素製造を終了した。
関 正之; 平子 一仁*; 西山 元邦; 豊島 光男; 井坂 和彦*; 飛田 典幸; 上村 勝一郎
PNC TN8410 93-074, 74 Pages, 1993/04
現在,開発を実施しているPMW(パルス磁気溶接)法は,固相接合となるため,従来の融接法と異なった接合状態と接合欠陥が発生する。また,PMW法の場合,その溶設強度を担保する上でその接合長さの測定が,重要な役割を占めている。従来,溶接部の欠陥検査はX線による透過撮影法により行われてきたが,PMW法により発生しうる溶接欠陥は,X線の解像度(
200
m程度)より小さく,しかもPMW法溶接部の強度評価において最も重要である接合長さの測定が行えない。そこで従来のX線法に変わる固相接合面の検査方法として超音波を利用した検査装置の開発に取り組みその駆動機構の設計,製作,試運転の結果を1991年に(PNC PN8410 91-010)報告した。本報告書は,この駆動装置に新たに付加した画像処理システムの設計,製作,試運転の報告と超音波の検査に不可欠である標準試験片の設計,製作並びにPMW試料溶接部の超音波検査試験に関するものである。
野上 嘉能; 加藤 直人; 豊島 光男; 関 正之; 石田 忍; 飛田 典幸; 長井 修一朗
PNC TN8410 93-190, 93 Pages, 1993/03
破損燃料集合体検出装置(FFDL)は、高速実験炉「常陽」炉内で燃料破損が発生した場合、任意の燃料集合体内の燃料要素の破損の有無を同定しようとする装置である。FFDLは、炉停止時に回転プラグ上に据付け燃料集合体内のナトリウムを吸い上げ、ナトリウム中に含まれるFPガスをキャリアガスへ吸着させてFPガス検出装置に導入し、FPガスを検出するものである。昭和60年度には、ガスプレナム部破損に対するFFDLのFP検出性能を確認した。 今回は、燃料カラム部破損に対する検出性能を確認する。このため、FFDL試験用集合体試験用要素(以下、F3Bと称す。)を製造するものである。F3Bは、試験用要素2本、校正用要素1体、ダミー要素27本で構成される。F3Bの試料ペレットは、「常陽」MK-II3次取替用製品ペレットを使用した。F3Bの熱遮蔽ペレットは、「常陽」MK-II取替用熱遮蔽ペレットを使用した。F3Bは、1989年3月に燃料ペレットを受け入れ、1991年4月に要素製造を終了した。本報告書は、要素の製造、加工における諸データを整理、収録したものである。
野上 嘉能; 豊島 光男; 石田 忍
PNC TN8410 93-030, 195 Pages, 1992/10
高線出力試験用集合体試験用要素(その1、その2)(以下B5D-1、B5D-2と言う。)を用いた照射試験の目的は、燃料仕様(ペレット密度、O/M比、ペレット/被覆管ギャップ)をパラメータに燃料中心溶融をさせ、溶融限界線出力を求めるとともに、ギャップコンダクタンス、燃料組織変化等、照射初期の挙動を把握することにある。B5D-1の照射試験は、低溶融限界線出力が予測される燃料仕様パラメータ3条件(ペレット密度、O/M、ペレット/被覆管ギャップ)4本の試験用要素と20本のダミー要素で構成され、B5D-2で燃料溶融が確実に得られる試験条件を決定するため実施する。B5D-2の照射試験は、同じく燃料仕様パラメータ3条件24本の試験用要素で構成され、B5D-1試験の照射後試験結果を評価することにより予測精度を高め、燃料溶融が確実に得られる試験条件を決定した上で実施する。B5D-2の製造は、1991年4月に燃料ペレットの製造を開始し、1991年10月に要素製造を終了した。本報告書は、試験用要素及びダミー要素の製造、加工における諸データを整理収録したものである。
野上 嘉能; 豊島 光男; 石田 忍
PNC TN8410 93-021, 118 Pages, 1992/10
高線出力試験用集合体試験用要素(その1,その2)(以下B5D-1,B5D-2と言う。)を用いた照射試験の目的は、燃料仕様(ペレット密度、O/M比、ペレット/被覆管ギャップ)をパラメータに燃料中心溶融をさせ、溶融限界線出力を求めるとともに、ギャップコンダクタンス、燃料組織変化等、照射初期の挙動を把握することにある。B5D-1の照射試験は、低溶融限界線出力が予測される燃料仕様パラメータ3条件(ペレット密度、O/M、ペレット/被覆管ギャップ)4本の試験用要素と20本のダミー要素で構成され、B5D-2で燃料溶融が確実に得られる試験条件を決定するため実施する。B5D-1は、低溶融限界線出力が予測される燃料仕様パラメータ3条件4本の試験用要素と20本のダミー要素で構成される。B5D-1は、B5D-2で燃料溶融が確実に得られる試験条件を決定するため実施する。B5D-1の製造は、1990年11月に燃料ペレットの製造を開始し、1991年4月に要素製造を終了した。本報告書は、試験用要素及びダミー要素の製造、加工における諸データを整理収録したものである。
野上 嘉能; 豊島 光男; 後藤 安志
PNC TN8410 92-211, 192 Pages, 1992/07
LDP-2照射試験は、高速炉燃料の高性能化を達成するための改良技術として、実用化段階にあると判断される以下の技術の高燃焼度炉心への適用性を実証することを目的としているものである。(1)太径薄肉改良オーステナイト鋼被覆管 (2)太径高密度ペレット(3)下部プレナム構造(4)軸方向非均質燃料ピン 上記(1)から(4)を実証することにより、実証炉1号の安全審査及び燃料設工認に反映される計画である。また、高燃焼度下における太径燃料ピンの照射挙動データは、燃料材料データベースとして整備されるとともに、燃料挙動解析コードの検証データとして活用し、さらに実証炉以降の大型炉の高性能化に反映されるものである。核開部プル開室においては、上記目的を持ったC型特殊LDP-2燃料要素38本を、1988年11月
1989年12月にかけて製造した。これらの製品についての品質を確認するため、プル燃工場検査課が検査を実施し、すべて合格した。本燃料要素は、C6Dリグに装荷され、高速実験炉「常陽」で1991年1月より照射開始された。本報告書は,製造及び品質検査時の詳細なデータ(サーベランスデータ)を、編集整理したものである。
野上 嘉能; 豊島 光男; 後藤 安志
PNC TN8410 92-210, 118 Pages, 1992/07
LDP-1の照射試験は、高速炉燃料の高性能化を達成するための改良技術として、実用化段階にあると判断される以下の技術の、高燃焼度炉心への適用性を実証することを、目的としているものである。(1)太径薄肉改良オーステナイト鋼被覆管(2)太径高密度ペレット(3)下部プレナム構造(4)軸方向非均質燃料ピン 上記(1)から(4)を実証することにより、実証炉1号の安全審査及び燃料設工認に反映する計画である。また、高燃焼度下における太径燃料ピンの照射挙動データは、燃料材料データベースとして整備されるとともに、燃料挙動解析コードの検証データとして活用し、更に実証炉以降の大型炉の高性能化に反映されるものである。核開部プル開室においては、上記試験目的を持ったB型特殊LDP-1燃料要素8本を、1988年11月1989年10月にかけて製造した。これらの製品についての品質を確認するため、プル燃工場検査課が検査を実施し、全て合格した。本燃料要素は、B7リグに装荷され、高速実験炉「常陽」で1990年9月より照射が開始された。本報告書は、製造及び品質検査時の詳細なデータ(サーベランスデータ)を編集整理したものである。
野上 嘉能; 豊島 光男; 後藤 安志
PNC TN8410 92-080, 279 Pages, 1992/05
C型(SPC)特殊燃料要素は、「常陽」燃料仕様をベースに製造コストに大きく影響すると考えられる仕様項目を摘出し、この仕様を緩和した燃料の照射試験に用いるものである。この照射試験は仕様緩和が燃料の健全性に及ぼす影響の程度を把握し、その健全性を実証することを目的としている。燃料は、C型特殊燃料集合体(C5J)に組み込み、高速実験炉「常陽」照射用炉心に装荷し照射する。なお、この照射計画にPNC/DOE燃料材料開発共同計画の一環として、PNCが分担実施する燃料製造仕様緩和のための照射試験を含む。本燃料要素の製造は、核燃料技術開発部プルトニウム燃料開発室 (以下「Pu開発室」と称す。)が、燃料ペレットの製造(一部燃料ペレットは、プルトニウム燃料工場製造第一課(以下「製造第一課」と称す。)の製造した常陽「MK-II」3次、4次取替製造ペレットを転用した。)と整列を行い、燃料要素への充填以降の工程を、製造第一課が実施した。ただし、基準ペレット(POペレット)及び熱遮蔽ペレットは、製造第一課が製造から充填まで実施した。プルトニウム燃料工場検査課(以下「検査課」と称す。)は、品質検査を実施した。なお、これらの実施期間は1988年1月から8月までである。本報告書は、照射後試験(PIE)のベースとするため、製造及び品質検査時の詳細時な記録(サーベランスデータ)を収録している。ただし、製造第一課で実施した燃料要素製造加工条件等については、含まれていない。また、基準ペレット(POペレット)及び熱遮蔽ペレットの整列データは、記載していない。(官庁検査等での抜き取り試験データを記載した。)物性等は、常陽「MK-II」3次、4次取替ドライバー用ペレットと同じペレットを使用しているため、ドライバー燃料製造報告書で参照することができる。
野上 嘉能; 豊島 光男; 後藤 安志
PNC TN8410 92-024, 166 Pages, 1992/02
本照射試験は,INTA-1に続く計測線付燃料照射試験であり,大型炉の燃料設計に反映できるデータを取得するとともに幅広い燃料設計に対応できる基礎的なデータを燃料仕様とし,パラメトリックに変えて取得することを目的としている。本試験では,計測線数に限りがあることも考慮し,オンライン計測としては利用価値の最も大きい燃料中心温度測定を重点におくものとする。また,燃料中心温度測定結果と照射後試験により得られる燃料組織変化との対応を得,組織変化の境界温度の推定を容易とするため,照射は比較的短期間(11日)としている。C型特殊INTA-2燃料要素は,核開部プル開室において,計測線付特殊燃料要素13本を製造した。また,これらの製品についての品質を確認するため,プル燃工場検査課が検査を実施し,全て合格した。本報告書は,製造及び品質検査時の詳細なデータ(サーベランスデータ)を多く収録している。
西山 元邦; 平子 一仁*; 関 正之; 飛田 典幸; 長井 修一朗; 上村 勝一郎; 豊島 光男
PNC TN8410 91-221, 67 Pages, 1991/08
高強度フェライト/マルテンサイト鋼製被覆管(以下『高強度F/M鋼製被覆管』と称す。)は,日米左同研究に基づき平成4年度から高速増殖炉 実験炉「常陽」のB型特殊燃料集合体としての燃料照射試験が予定されている。ところが高強度F/M鋼製被覆管材は燃料要素加工時の溶接により溶接部近傍が焼入硬化し,延性,じん性等が劣る。そこで溶接後の熱処理が行える装置を新たに開発し,B型特殊燃料集合体の製造に反映させる事が必要となった。溶接部の局部熱処理を行うために装置の設計,製作を行い,装置の基本特性を把握するための性能試験及び熱処理試験を実施した。(1) 規定真空度(110-3Pa)までの到達時間は,約45分であった。(2) プログラムのコントロール機構(昇温,保持,降温)が設定通りに作動することを確認した。(3) 放射温度計の感知温度は,放射温度計の当たる部分の形状の変化によって大きく変わってしまう。(4) 本装置による試料の熱処理において,溶接による焼入れ硬化部の最高硬さは600Hvであったのに対し,熱処理後の溶接部近傍硬さは280320Hvまで軟化している事を確認した。(母材硬さは265Hv)(5) 高周波誘導加熱による溶接部の局部を熱処理する方法を採用し,加熱幅は約5mmに限定でき,且つ,熱処理時間は50分/本と短時間で行なえた。上記の結果から本装置の性能を総合して評価すると,概ね当初の設計性能を満足するものであり,溶接部の熱処理は可能であると判断できる。但し溶接部の形状及び光沢の違いにより熱処理温度にバラツキが生じるため,これらの温度制御の方法の確立と熱処理温度と鋼の焼き戻し硬さの関係の明確化が今後の課題と思われる。
三島 毅*; 飛田 典幸; 関 正之; 蔦木 浩一; 豊島 光男*; 井坂 和彦*
PNC TN8430 88-006, 73 Pages, 1988/09
(目的)本改良型端栓の溶接評価試験は,FBR燃料要素製造時に従来から使用されているツバ型端栓の欠点を補うために,新たに考案した改良型端栓(端栓と被覆管の嵌合形状がテーパ型になっている端栓)の溶接特性を調査する試験である。(方法)改良型端栓と被覆管を組合せ,TIG溶接法にて溶接を行い,以下に示す項目の溶接特性を評価した。1)改良型端栓と各種被覆管を組合せて溶接を行い,溶接特性を把握する。2)改良型端栓の電極位置の設定誤差許容範囲を把握する。3)改良型端栓製作時の寸法公差の許容範囲を確認する。(結果)溶接を行った結果を以下に示す。1)改良型端栓は,ツバ型端栓より全ての被覆管鋼種において引張強度が優れている。2)改良型端栓は,ツバ型端栓より溶接ビード外径が小さくなる。3)改良型端栓は,ツバ型端栓より電極位置の設定範囲が広い。4)改良型端栓は,ツバ型端栓より端栓加工(嵌合部直径)時の寸法公差許容範囲を広く設定できる。5)改良型端栓は,被溶接物に合わせ溶接条件(電極位置)を変える必要が無い。6)改良型端栓は,ツバ型端栓より溶接時の入熱量を多くする必要があるが,端栓のテーパ部に溝を付けることにより改善できる。(結論)今回試作した改良型端栓の溶接特性は,従来から使用されているツバ型端栓よりも種々な面(機械的特性,溶接性,各種材料への適用性,電極位置の設定位置の誤差許容範囲及び製作時の寸法公差の許容範囲)で優れている事が判明した。特に各種被覆管材料を同一溶接条件で溶接が可能であること。又,電極位置の設定誤差許容範囲が広いことは,自動化工程に無くてはならないことである。以上の内容からしても,本改良型端栓はツバ型端栓より優れている言える。しかし,ツバ型端栓と同等の溶け込み深さを得る為には,溶接時の入熱量を若干ではあるが多くする必要があるが,端栓のテーパ部に溝を付けることにより改善できる。今後は,溝付端栓の溶接特性を把握する試験を実施する。
三島 毅*; 飛田 典幸; 関 正之; 蔦木 浩一; 豊島 光男*; 井坂 和彦*
PNC TN8430 88-003, 59 Pages, 1988/08
「もんじゅ」高燃焼度炉心取替燃料用のバックアップ被覆管材として,試作された改良オーステナイト鋼6鋼種の被覆管について,端栓との溶接性及び溶接部の機械的特性を端栓の材質との関連において把握するための試験を行った。試験は,以下の様に分けて実施した。試験1:改良オーステナイト鋼の被覆管とSUS316相当鋼の端栓を溶接した試験試験2:改良オーステナイト鋼の被覆管と同鋼種の端栓を溶接した試験 以下に試験結果の概略を示す。1外観については,6鋼種共アンダーカット,クラック,ピンホール,着色はみられず,また,溶接ビート幅も全周にわたって均一であった。2断面金相状態については,6鋼種共被覆管肉厚以上の溶け込みがあり,溶接部は,SUS316相当鋼と同様な金属組織が観察された。3溶接部の引張強さは,6鋼種共素管の引張強さに比べ約94%に低下している。また,これらの値はSUS316相当鋼の引張強さと同等な値であった。4内圧バーストについては,6鋼種共被覆管部から破裂した。破裂値は,平均で約1400--/cm2で素管とほぼ同等の値であった。以上の結果から改良オーステナイト鋼の被覆管と端栓の溶接性及び溶接部の機械的特性は、端栓が同鋼種であっても、SUS316相当鋼であっても、同等の結果が得られた。従って、改良オーステナイト鋼被覆管の溶接は、従来通りのTIG溶接法及び溶接条件で可能であることを確認した。
