일본 원자력 연구소에서는, 일본, 미국, EU, 러시아의 4극히로 실시하고 있는 국제 열핵융합 실험로(ITER)의 진공 용기의 기술개발을 진행시켜 왔지만 이번에, 높이 15 m로 D자형의 단면을 가져, 복잡한 이중구조를 가지는 실치수대의 진공 용기 모델을, ۭ mm라고 하는 높은 정도로 제작하는 것에 성공해, 진공 용기의 제작 기술을 확립했다.
ITER 진공 용기는, 거대한 이중벽용기로, 한편 정도가 요구되는 것부터 몇개의 부분 구조체에 분할하고 용접에 의해 조립할 필요가 있다.그러나, 종래의 용접 방법에서는, ITER로 요구되는ۯ mm이하가 높은 제작 정도(종래의1/5이하) 달성을 하는 것은, 곤란하고, 용접시에 있어서의 일그러짐과 조립시의 자중등에 의한 변형을 얼마나 억제할지가 열쇠였다. 이 때문에, 새로운 용접 방법의 개발이나, 조립 서포트의 적정화등에 의해 기술적 과제를 극복했다.
제작한 실치수대의 진공 용기 모델을 이용하고, 원자력 연구소·토카이 연구소에 있어 2월부터 조립 시험을 개시하고 있다.그 후, 미국, 러시아에서 제작하고 있는 기기를 반입해, 진공 용기 모델과 조합해 원격 보수 시험을 3극히 공동으로 실시할 계획이다.
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| 실치수대의 진공 용기 모델을 완성(제작 정도ۭ mm) |
| 진공 용기의 특징과 개발 과제 | |
| 구조의 특징：대형으로 복잡한 구조 ITER 진공 용기는, 요구되는 성능(15,000톤에 이르는 전자력의 지지, 약 3,000 kw의 핵발열에 대한 냉각, 중성자 가림등)을 만족할 필요가 있다. 이 때문에, 높이 15 m로 D자형의 단면, 한편을 내장한 이중벽구조 용기라고 하는, 종래 경험이 없는 대형으로 복잡한 구조가 요구되는 | |
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| 기술적 과제：높은 제작 정도 대형 용기를 정도 좋게 제작하기 위해서는, 몇개의 부품 구조체에 분할해, 용접으로 조립할 필요가 있다.종래의 용접 및 조립 방법에서는 일그러짐이䔳~20 mm와 커져, ITER로 요구되는 정도(ۯ mm이하)를 달성하는 것은 곤란했다.이 때문에, 새롭게 이하의 기술개발을 실시했다. |  |
| 진공 용기의 제작 기술의 개발 | |
| 일그러짐을 극력 작게 하는 용접 방법 부분 구조체를 전자빔 및 협개선 TIG를 이용하고, 작은 일그러짐으로 용접하는 새로운 방법을 개발했다. |  |
| 변형을 맞이하는 조립 방법 부분 구조체를 D자형 단면의 용기에 조립할 때에, 이하의 방법에 의해 변형의 국소화를 막았다. | |
| 제작 기술개발의 성과 | |
| 높은 제작 정도의 달성 ITER의 실치수대의 진공 용기 모델을, 종래의 제작 정도의1/5이하의ۭ mm라고 하는 높은 정도로 제작하는 것에 성공해, ITER의 주요한 기술 과제를 극복했다. | |
| 일반 구조물에의 적용 | |
| 이중벽구조를 이용하고, 경량화를 도모하면서 강도를 향상시키는 것은, 신뢰성 및 경제성의 점으로부터 바람직하고, 근년 이러한 요구가 증가하고 있다.이번 개발한 제작 기술은, 이중벽구조를 높은 품질로 간편하게 제작하는 방법이며, 공업용 플랜트의 각종 용기를 시작해 광범위한 기기·구조물에 적용 가능하고, 신뢰성 및 성능의 향상을 기대할 수 있다. | |
| 진공 용기 모델 제작의 의의 |
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기사원→https://www.jaea.go.jp/jaeri/jpn/publish/01/ff/ff36/vv.html
日本原子力研究所では、日本、米国、ＥＵ、ロシアの４極で実施している国際熱核融合実験炉（ITER) の真空容器の技術開発を進めてきたがこのほど、高さ15ｍでＤ字形の断面を持ち、複雑な二重構造をもつ 実寸大の真空容器モデルを、±3mmという高い精度で制作することに成功し、真空容器の製作技術を確立した。
ITER真空容器は、巨大な二重壁容器で、かつ精度が要求されることから幾つかの部分構造体に分割して溶接により 組み立てる必要がある。しかし、従来の溶接方法では、ITERで要求される±5mm以下の高い製作精度（従来の1/5以下） 達成をすることは、困難であり、溶接時における歪みと、組立時の自重などによる変形をいかに抑えるかが鍵であった。 このため、新しい溶接方法の開発や、組立サポートの適正化などにより技術的課題を克服した。
製作した実寸大の真空容器モデルを用いて、原研・東海研究所において２月より組立試験を開始している。その後、 米国、ロシアで製作している 機器を持ち込み、真空容器モデルと組み合わせて遠隔保守試験を３極共同で実施する計画である。
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| 実寸大の真空容器モデルを完成（製作精度±3mm） |
| 真空容器の特徴と開発課題 | |
| 構造の特徴：大型で複雑な構造 ITER真空容器は、要求される性能（15,000トンに及ぶ電磁力の支持、約3,000kwの核発熱に対する冷却、中性子遮蔽など） を満足する必要がある。 このため、高さ15mでＤ字形の断面、かつを内蔵した二重壁構造容器という、 従来経験の無い大型で複雑な構造が要求される | |
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| 技術的課題：高い製作精度 大型容器を精度良く製作するためには、幾つかの部品構造体に分割し、溶接で組み立てる必要がある。従来の溶接及び 組立方法では歪みが±15～20mmと大きくなり、ITERで要求される精度（±5mm以下）を達成するのは困難であった。このため、 新たに以下の技術開発を実施した。 | |
| 真空容器の製作技術の開発 | |
| 歪みを極力小さくする溶接方法 部分構造体を電子ビーム及び狭開先TIGを用いて、小さい歪みで溶接する新しい方法を開発した。 | |
| 変形を迎える組立方法 部分構造体をＤ字形断面の容器に組み立てる際に、以下の方法により変形の局所化を防いだ。 | |
| 製作技術開発の成果 | |
| 高い製作精度の達成 ITERの実寸大の真空容器モデルを、従来の製作精度の1/5以下の±3mmという高い精度で製作することに成功し、 ITERの主要な技術課題を克服した。 | |
| 一般構造物への適用 | |
| 二重壁構造を用いて、軽量化を図りつつ強度を向上させることは、信頼性及び経済性の点から望ましく、 近年このような要求が増えている。今回開発した製作技術は、二重壁構造を高い品質で簡便に製作する方法であり、 工業用プラントの各種容器をはじめ広範な機器・構造物に適用可能で、信頼性及び性能の向上が期待できる。 | |
| 真空容器モデル製作の意義 |
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記事元→https://www.jaea.go.jp/jaeri/jpn/publish/01/ff/ff36/vv.html