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高速炉用ラッパ管およびそれの接合方法 UPDATE

国内特許コード P200017269
整理番号 13718
掲載日 2020年11月2日
出願番号 特願2011-266017
公開番号 特開2013-117489
登録番号 特許第5833904号
出願日 平成23年12月5日(2011.12.5)
公開日 平成25年6月13日(2013.6.13)
登録日 平成27年11月6日(2015.11.6)
発明者
  • 本田 真樹
  • 中村 亘
  • 矢野 康英
  • 皆藤 威二
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 高速炉用ラッパ管およびそれの接合方法 UPDATE
発明の概要 【課題】溶接後の曲がりが少なく、信頼性の高い高速炉用ラッパ管を提供する。
【解決手段】外形が多角形をしたラッパ管1の開口端部2aに、外形がラッパ管1と同じ多角形をした継ぎ手管体3の開口端部を溶接する高速炉用ラッパ管において、継ぎ手管体3の開口端部に、ラッパ管1の開口端面が当接する突き当て面6と、ラッパ管1の軸方向に延びる芯出し筒部7を厚さ方向に隣接して設け、ラッパ管1の開口端部2aを芯出し筒部7に沿って嵌合して、ラッパ管1の開口端面を継ぎ手管体3の突き当て面6に当接して、ラッパ管1の開口端面と継ぎ手管体3の突き当て面6を溶接する。
【選択図】図5
従来技術、競合技術の概要

高速炉用燃料集合体は、六角管形状をしたラッパ管内に、スペーサワイヤが巻き付けられた多数の燃料被覆管が装荷されている。このラッパ管の上部および下部には、ハンドリングヘッドとエントランスノズルが、それぞれ溶接により接合されている。

従来の高速炉用燃料集合体は、ラッパ管、ハンドリングヘッドならびにエントランスノズルが全てオーステナイト系ステンレス鋼で構成されていた。しかしながら、近年、経済性等の観点から燃料の高燃焼度が求められており、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて耐スエリング性が高いフェライト系ステンレス鋼をラッパ管の材質として適用する必要が出てきた。

フェライト系ステンレス鋼製のラッパ管を適用するためには、オーステナイト系ステンレス鋼製のハンドリングヘッドあるいはエントランスノズルを溶接する必要があるが、溶接部にδフェライト組織が生成した場合、原子炉の稼働中に溶接部が脆化する可能性が高く、衝撃特性の低下により、機械強度が保てなくなるという問題が生じる。

このため熱処理を行い、前記δフェライト組織を消滅させる必要がある。しかし、ハンドリングヘッド等を接合したラッパ管の全長は高速原子炉「もんじゅ」の場合で、約4200mmと長く、大型の熱処理炉が必要となる。

前述のような技術的課題を解決するため、ラッパ管に予めオーステナイト系ステンレス鋼製の継ぎ手部を設ける方法(下記特許文献1,2参照)、あるいはオーステナイト系ステンレス鋼製の継ぎ手部材を機械的に接合する方法(下記特許文献3,4,非特許文献1参照)などが提案されている。

産業上の利用分野

本発明は、高速炉用ラッパ管(以下、ラッパ管と略称することもある)に係り、特にラッパ管の開口端部における異種材料の溶接構造に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
ラッパ管の開口端部に継ぎ手管体の開口端部を溶接して一体化する高速炉用ラッパ管において、
前記ラッパ管は、六角形の外形を成すと共にフェライト系ステンレス鋼から構成され、
前記継ぎ手管体は、前記ラッパ管と同じ六角形の外形を成し、オーステナイト系ステンレス鋼から構成されると共に、その開口端部に前記ラッパ管の開口端面が当接する突き当て面、及び当該突き当て面から連続して前記ラッパ管の軸方向に延びる芯出し筒部を有し、
前記ラッパ管の開口端部を前記継ぎ手管体の芯出し筒部に沿って嵌合し、前記ラッパ管の開口端面を前記継ぎ手管体の突き当て面に当接した状態で、前記ラッパ管の開口端面と前記継ぎ手管体の突き当て面を溶接したことを特徴とする高速炉用ラッパ管。

【請求項2】
請求項1に記載の高速炉用ラッパ管において、
前記継ぎ手管体の芯出し筒部の管体径方向の肉厚t2が、前記ラッパ管の管体径方向の肉厚t1よりも厚い(t2>t1)ことを特徴とする高速炉用ラッパ管。

【請求項3】
請求項1または2に記載の高速炉用ラッパ管において、
前記芯出し筒部が当該継ぎ手管体の径方向内側に形成され、前記ラッパ管の開口端部が前記芯出し筒部の径方向外側から嵌合することを特徴とする高速炉用ラッパ管。

【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の高速炉用ラッパ管において、
前記芯出し筒部の前記ラッパ管側の先端部外周にラッパ管嵌合案内部が設けられていることを特徴とする高速炉用ラッパ管。

【請求項5】
請求項3に記載の高速炉用ラッパ管において、
前記芯出し筒部の内周の形状が当該継ぎ手管体の外形と相似する六角形をしており、前記芯出し筒部の管体径方向の肉厚t2が各辺でほぼ等しいことを特徴とする高速炉用ラッパ管。

【請求項6】
六角形の外形を成すと共にフェライト系ステンレス鋼から構成されるラッパ管と、前記ラッパ管と同じ六角形の外形を成し、オーステナイト系ステンレス鋼から構成されると共に、一端である開口端部に前記ラッパ管の開口端面が当接する突き当て面、及び当該突き当て面から連続して前記ラッパ管の軸方向に延びる芯出し筒部を有する継ぎ手管体と、を溶接して一体化する高速炉用ラッパ管の接合方法であって、
前記ラッパ管の開口端部を前記継ぎ手管体の芯出し筒部に沿って嵌合して、前記ラッパ管の開口端面を前記継ぎ手管体の突き当て面に当接する第1工程と、
前記第1工程の後に行われ、前記ラッパ管の開口端面と前記継ぎ手管体の突き当て面を溶接する第2工程と、
前記第2工程の後に行われ、前記ラッパ管と前記継ぎ手管体の接合体を熱処理する第3工程と、を含むことを特徴とする高速炉用ラッパ管の接合方法。

【請求項7】
請求項6に記載の高速炉用ラッパ管の接合方法において、
前記第2工程以降に、前記芯出し筒部を除去する第4工程さらに含むことを特徴とする高速炉用ラッパ管の接合方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2011266017thum.jpg
出願権利状態 登録
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