耐放射線性と耐腐食性を備えています。原子炉の「ステンレス鋼ライニング」はどれほどすごいのでしょうか？ | 「科学はここにある・専門家が対面」溶接品質シリーズ（27）

「科学はここにある」の読者の皆様:

引き続きご注目とご支援を賜りますようお願い申し上げます。溶接科学普及コンテンツの 30 号以上に皆さんに同行した後、「Ke Dao」コラムは正式にアップグレードされ、新しいセクション「Ke Dao · Experts Face to Face」を立ち上げました。

このコラムでは、溶接分野の上級学者、技術専門家、第一線のエンジニア、プロジェクトリーダー、プロセス設計者、試験および認証の専門家、その他さまざまな次元の関係者を継続的に招待し、実践的な知識、技術経験、業界の実際の問題に基づいた問題解決ソリューションを共有していきます。このコラムを通じて、専門家と現場をつなぐ架け橋となり、知識が実践され、問題が解決されることを願っています。

一度その主題を習得すると、スキルが身に付きます。

溶接の知識を十分かつ効果的に活用できるよう、今後も私たちと一緒に前進していただけることを心より歓迎いたします。溶接のノウハウを習得すれば、新たな道が見えてきます。初歩的な理解から習熟、理論レベルから実践的な運用まで、私たちと一緒にステップアップしていきましょう。

第26号

第 1 回の専門家: Liu Yang

複合溶接の品質と管理の専門家

主な利点は、溶接技術の能力があり、工学の学士号と経営学の修士号を取得し、国際溶接技術者などのトップ資格を多数取得していることです。

特に注力しているのは、金属材料を溶接に使用する際のプロセスの分析、継続的な品質向上の検討、および故障の総合分析です。彼は深い能力を持ち、国際的な溶解品質管理システムに精通しています。

実務経験に関しては、17 年間のクロスドメインの経験があります。ボルボ、キャタピラー、中国原子力公司などの有名企業にサービスを提供し、プロセス開発から品質管理までの全プロセスを経験してきました。これが実戦体験です。

「溶接品質」に関する一連のトピックは彼によって開始され、業界の問題点が体系的に分析され、品質管理の考え方が構築されます。この記事はシリーズの 27 回目の講義に属します。

耐放射線性と耐腐食性を備えています。

原子炉の「ステンレス鋼ライニング」はどれほどすごいのでしょうか？

今回は原子炉圧力容器の主な構造と材質についてお話します。

図1において、緑色の枠で囲った部分が原子炉圧力容器です。上に上がっている黒い部分が制御棒です。下の赤い部分が燃料集合体です。主要装置の材質は主に低合金鋼であり、内壁には表面層としてオーステナイト系ステンレス鋼の層が表面化されます。

図１ 原子炉圧力容器の位置の模式図

図２に原子炉圧力容器の主要構造を示します。トップカバーとシリンダーアセンブリの 2 つの部分で構成されます。

トップカバーは主に上部ヘッド、トップカバーフランジ、上部駆動ロッド駆動機構チューブホルダー、熱電対測温管ホルダーなどの部品をカバーします。

シリンダーアセンブリはこのような構造を有しており、従来の圧力容器といくつかの類似点があります。主にフランジパイプ部、シリンダー、ロアヘッド、アウトレットパイプの部品を対象としています。

私たちが話しているのはシリンダーのサイズです。図 2 の右側の構造図は、大まかな参考範囲を示しています。さまざまなプロジェクトやさまざまな製品のデザインの違いにより、全高は約 12 ～ 14 メートル、頭の直径は通常約 4 メートルです。

図２ 原子炉圧力容器の主要構造の模式図

図３に原子炉圧力容器の実物写真を示します。左の写真は原子力発電所に設置中の原子炉圧力容器の写真です。

写真左上の人物を参考にすると、これが巨大な装置であることが直感的に分かります。右の写真は、同じく原子力発電所の設置工事中に撮影されたトップカバーの写真です。

トップカバーとシリンダーは現場で組み立てて接続する必要があり、関連するテスト作業を完了する必要があります。

図３ 原子炉圧力容器設置場所の物理図

図4に加圧水型原子炉の圧力容器に使用される主な材質を示します。この材料グレードはもともとフランスから導入されました。現在、我が国は独自の材料、すなわちA508-3を開発しました。

図 4 で 2 つの材料の化学組成を比較すると、A508-3 であっても、どちらであっても低合金鋼シリーズに属することがわかります。正確に言うと、いずれもマンガン、モリブデン、ニッケルを含む低合金鋼です。

この種の低合金鋼は、炭素当量が約 0.68% です。各国や業界団体によって使用される炭素当量の計算式が若干異なるため、平均値は 0.68% 程度にとどまります。

この種の材料は、溶接中の低温割れの発生を防ぐために、溶接前に予熱する必要があります。

図４ 圧力容器主要材料の化学組成の比較

原子炉圧力容器は、本体材質の低合金鋼に加え、適用材質としてオーステナイト系ステンレス鋼を使用しています。この材料は特定のノズルまたは安全端に使用する必要があります。

冷却液によるシリンダーの内壁の腐食を防ぐために、通常、シリンダーの内壁にはステンレス鋼の層が堆積され、溶接されています。通常、309L は遷移層として使用され、308L は耐食層として使用されます。この部分については次回に詳しくご紹介します。

次回も引き続き、原子炉圧力容器の主な溶接方法といくつかの主要な溶接プロセスについて説明します。

今号の内容を共有し、「本題はここ・専門家が対面」を楽しみにお待ちください。次号でお会いしましょう！

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