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牧野 吉延*; 後藤 悠*; 金原 利雄*; 長本 義史*; 大勢持 光一*; 小泉 徳潔; 高野 克敏; 松井 邦浩; 中嶋 秀夫
no journal, ,
ITERトロイダル磁場(TF)コイル用ラジアル・プレート(RP)は、高さ13m,幅9m,厚さ10cmの大型構造物であるが、数mmの高精度で製作することが要求されている。RP製作は、厚肉のステンレス鋼板から、機械加工で部分セグメントを製作して、これらを溶接して組立てる計画である。原子力機構は、本製作方法の検証のために、実規模試作を実施した。RPセグメント間の溶接では、導体を挿入するU溝形状の継手断面での溶接が求められるため、(1)溶接姿勢が連続的に変化可能、(2)溶け込み深さも数ミリから30mmまで連続的に変化可能、さらに、(3)コイル製作の工程の制約から溶接速度の高速化も可能であることが要求される。これらの要求を満足する溶接法として、レーザ溶接が考えられる。そこで、著者らは、大出力レーザ溶接の適用性を検討するために、実規模試作を実施した。この結果、溶接条件を最適化することにより完全溶け込みを実現するとともに、要求値を満足する機械特性試験結果を得ることができた。また、一継手あたりの溶接収縮量は約0.4mm、実機RPの輪郭度は約1mmを達成した。一方、実機RPでは、溶接部に微小な欠陥も観測され、今後改善を進める計画である。
山田 知典; 菖蒲 敬久; 山下 晋; 西村 昭彦; 村松 壽晴
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高い信頼性等が要求される原子炉施設でのレーザー溶接補修技術の確立には、補修時の溶接欠陥の防止や熱履歴に起因して発生する残留応力の制御等が必要となる。溶接欠陥の防止では、溶融池内で発生する気泡挙動の把握が重要であり、溶融池形状の時間変化や対流現象との関係を定量的に検討する必要がある。本研究では、大型放射光施設(SPring-8)からの高強度X線を利用した溶融池の高時間・空間分解能観察が可能な装置開発を行い、溶融池内現象をリアルタイムで定量評価した。試験片は純アルミニウム及びアルミニウム合金であり、試験片上部よりCW-Ybファイバーレーザーを集光照射した。試験片にはトレーサー粒子を埋め込み、粒子の過渡挙動を吸収コントラスト法により計測した。その結果、溶融池内で発生した気泡や固液界面の時間変化,溶融池内の対流を同時にリアルタイム観察することができ、高強度X線とトレーサー粒子を用いた溶融池の可視化手法が、溶接欠陥を抑制するレーザー照射条件の選定や溶融池内の現象把握に有効であることを確認した。
西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 赤津 朋宏*
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高速炉の検査補修技術として、SGの伝熱管内壁の微小欠陥を発見後に直ちに補修することで施栓を回避しSGの寿命を伸ばすことが重要となる。平成19年からの3年間のプロジェクトにおいて、ECTによる微小欠陥の発見とレーザ加工による溶接補修が可能な新プローブシステムを完成させた。総合試験において、熱交換器モックアップ試験棟にて検査補修の模擬演習を実施した。今後の開発課題として、(1)レーザ加工ヘッドの耐久性向上、(2)レーザ照射部分からの蒸着の低減、(3)複合型光ファイバスコープのメンテナンス性向上等が重要である。開発機器の改良により、伝熱管溶接部の補修のため、改良したレーザ加工ヘッドを使用して、1インチ伝熱管を対象に補修試験を実施した。ECTにより検知できるノッチ深さは、内径1インチの2.25%クロム鋼伝熱管の肉厚3.8mmの10%である。このノッチ深さに相当する配管の間隙をレーザ溶接により溶融することができた。
米本 幸弘; 西村 昭彦
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原子力設備の状態検査や安全管理等は原子炉の安全運転のためにも必要不可欠である。特に、耐震保全,放射能等の除染や他にも作業員が立ち入ること(目視観察が不可能)ができない設備の状態観察においては作業員の被ばく量を軽減する等の観点から遠隔による保守保全技術の確立は重要な課題となりつつある。本研究では、レーザー共同研究所で保有しているレーザーを用い、レーザー加工による表面改質という観点から、特に、原子炉液体金属中の超音波探傷による目視検査技術の精度向上に着目し基礎的研究を行ったものである。具体的には、音波特性改善に重要と考えられる濡れ性の問題に焦点を当て、固体の表面エネルギーの評価やレーザー加工を施した金属表面上の液体金属の濡れ性の観察を行った。対象とした固体基板の表面エネルギーの予測では文献値とほぼ同じオーダーの値を示したことから、固体表面エネルギーの予測方法に関して、ある一定の指針を与える結果を得ており、将来的なレーザークリーニング技術開発の一助となると考えられる。
島田 幸洋; 西村 昭彦
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われわれは原子力発電所における伝熱管などの高温配管の経年劣化計測,耐震保全のためのファイバーブラッググレーティング(FBG)センサシステムの開発を行っている。今回は製作したFBGセンサを試験片に接着し、高温環境下での耐性及び歪センサとしての性能試験を行った。その結果、600
CまでFBGセンサとして動作すること、接着耐性があることを確認した。本講演ではこれらの実験結果及び今後の技術開発課題について議論を行う。