狭い空間に適用可能な管内レーザ溶接技術を開発

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狙い位置精密制御により核融合実験装置内における配管接続技術を高度化

2020-02-28 量子科学技術研究開発機構

発表のポイント

  • 核融合炉内で想定される狭隘且つ外側からのアクセスが困難な環境下において、配管の接続部をその配管の内側から溶接レーザで狙い撃ちし、繋ぎ目の位置調整が不完全でも確実に溶接できる管内溶接技術を開発。
  • 建設中の超伝導トカマク装置JT-60SA及び将来の核融合炉で必要となる冷却水配管の設置及び交換に係る技術の高度化に貢献するとともに、配管が密集して修理、交換が難しいプラント機器への適用などの産業利用も期待。

 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構(理事長 平野俊夫。以下「量研」という。)核融合エネルギー部門那珂核融合研究所JT-60システム統合グループは、核融合炉内機器用の冷却水配管を配管の内側からレーザを用いて溶接する技術を拡張し、配管を確実に溶接できる技術を開発しました。本技術は、日欧共同で茨城県那珂市に建設中の超伝導トカマク装置JT-60SAにおける装置内冷却水配管の接続技術の高度化に大きく貢献するものです。

 JT-60SAの装置内機器は高温となり、損耗するため、高圧冷却水を供給して除熱するとともに定期的に交換する必要があります。高圧冷却水を流す配管は、溶接により強固に接続する必要があるため、治具を用いて配管の繋ぎ目を高精度に固定し配管の外側から溶接します。しかしながらJT-60SAでは冷却水配管が狭隘な空間に配置されることから、繋ぎ目の固定や外側からの溶接が困難であるため、繋ぎ目の位置調整が不完全であっても確実に溶接できる技術の開発にこれまで取り組んできました。

 高出力レーザを光ファイバで伝送し、配管の内側から溶接する「管内溶接」技術を開発してきました。さらに、繋ぎ目の位置調整が不完全であっても繋ぎ目の詳細を事前に計測し、レーザ照射位置を0.1mm以下という高精度で追従制御しながら狙い撃ちする技術の開発に成功しました。これにより、一般的な自動溶接機による配管溶接ではまったく許容されない溶接前の配管の隙間について、1mm近い隙間を許容すると同時に、軸ずれや傾きが存在する複雑な状況下においても確実な溶接を可能としました。

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