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狭い空間に適用可能な管内レーザー溶接技術を開発量子科学技術研究開発機構 研究グループ

 量子科学技術研究開発機構の研究グループは,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ー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たと発表した。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-60 SA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ある。
 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る。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する。しかしながら,JT-60 SAでは冷却水配管が狭隘な空間に配置され,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ていた。
 今回,高出力レーザーを光ファイバーで伝送し,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,レーザー照射位置を0 .1 mm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,1 mm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た。
 本成果により,JT-60 SA装置内での冷却水配管接続の高度化に見通しを得るとともに,核融合実験炉ITER向けに開発された管内溶接技術を大幅に前進するものである。また,中小径配管(配管径50 mm程度)を管内から位置調整裕度をもたせて追従溶接することに成功したもので,今後,プラント機器への適用など,産業利用も期待される。

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