JP2007024609A - 使用済燃料貯蔵ラックの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
溶接性に優れ、高温割れを抑制し、溶接時のそり，変形，残留応力を極力抑え、高品質，高信頼の使用済燃料貯蔵ラックの製造方法を提供することにある。
【解決手段】
ボロンが０.１〜１.５ｗｔ％添加されたオーステナイトステンレス鋼を溶接して製造する使用済燃料貯蔵ラックの製造に際し、溶接時の溶加材として、Ｃ：０.１ｗｔ％以下，Ｓｉ：０.０５〜０.６５ｗｔ％，Ｍｎ：１.０〜２.５ｗｔ％，Ｎｉ：８.０〜１０.５ｗｔ％，Ｃｒ：２８.０〜３２.０ｗｔ％，Ｍｏ：０.５ｗｔ％以下，Ｐ：０.０３ｗｔ％以下，Ｓ：０.０３ｗｔ％ 以下を含有し、残部不可避的不純物及びＦｅからなる２相ステンレス鋼を用い溶接し、溶接金属部のフェライト量を１５〜４０％とし、ボロンを含有する２相ステンレス鋼溶接部とする使用済燃料貯蔵ラック。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電所の使用済燃料貯蔵設備に係り、特に使用済燃料貯蔵ラックの製造方法に関するものである。

使用済燃料貯蔵ラックは、原子力発電所内の使用済燃料貯蔵プール内に設置され、原子力発電所内の使用済燃料貯蔵プール内で使用された使用済燃料集合体等を再処理工場に運び出すまでの間、安全に貯蔵するための設備である。

近年、使用済燃料貯蔵ラックは、燃料貯蔵スペースの有効活用のため、燃料貯蔵容量の増加が望まれている。

この方策として、特開平５−８０１８９号公報（特許文献１）のように複数の仕切り板を格子状に組み合わせてなる使用済燃料貯蔵ラックや、特開平４−３１８４９５号公報
（特許文献２），特開平５−２４９２８４号公報（特許文献３）のように複数の角筒体を格子状の組み合わせてなる使用済燃料貯蔵ラックが提案されている。

特開平５−８０１８９号公報(特許文献１)では、長尺仕切り板に複数の切込み部を設け、この複数の切込み部に短尺仕切り板の複数の凸部を挿入して、長尺仕切り板に複数の切込み部と短尺仕切り板の複数の凸部に溶加材を添加してＴＩＧ溶接し、順次組み立てて製造される使用済燃料貯蔵ラックの製造方法が開示されている。また特開平４−３１８４９５号公報（特許文献２），特開平５−２４９２８４号公報（特許文献３）では複数の角筒体を格子状に配置し、隣接する角筒体のコーナー部にくさび状の溶接用部材を設け、角筒体のコーナー部同士とくさび状の溶接用部材に溶加材を添加してＴＩＧ溶接し、順次組み立てて製造される使用済燃料貯蔵ラックの製造方法が開示されている。

これらの使用済燃料貯蔵ラックには、放射能遮蔽効果に優れたボロン添加オーステナイトステンレス鋼が用いられる。ボロン添加オーステナイトステンレス鋼はＦｅ₂Ｂ，
Ｃｒ₂Ｂなどの硼化物を含むオーステナイト組織である。ＴＩＧ溶接時に添加される溶加材として、オーステナイト系ステンレス鋼(ＪＩＳ規格；Ｙ３０８Ｌ)や、特開平５−
６９１８６号公報（特許文献４）ではボロンを０.４％ 以上含むオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ、特開２００５−１０１１６号公報（特許文献５）では２相ステンレス鋼ワイヤが用いられている。

特開平５−８０１８９号公報 特開平４−３１８４９５号公報 特開平５−２４９２８４号公報 特開平５−６９１８６号公報 特開２００５−１０１１６号公報

ボロン添加オーステナイトステンレス鋼のＴＩＧ溶接部は、ＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂなどの硼化物による低融点化合物及びＭｏＢ₂，ＴｉＢ₂，ＮｂＢ₂ などの高融点化合物の生成による高温割れが発生しやすい特徴を持つため、製造時には厳しい溶接施工法により溶接割れ発生を抑制する必要がある。

また使用済燃料貯蔵ラックは、溶接点数が数多いためＴＩＧ溶接時のラック全体の溶接熱変形が大きい。溶接熱変形防止，溶接割れの抑制等のため製造時間が長いという問題がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を補い、溶接性に優れ、高温割れを抑制し、溶接時の変形，残留応力を極力抑えた溶接法の提供と、高精度，高品質，高信頼の使用済燃料貯蔵ラックの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の特徴は、ボロンが０.１〜１.５ｗｔ％添加されたオーステナイトステンレス鋼の溶接方法であって、溶接金属部のフェライト量を１５〜４０％とすることにある。

また上記目的を達成するための本発明の燃料貯蔵ラックの製造用の溶加材は、Ｃ：0.1ｗｔ％以下，Ｓｉ：０.０５〜０.６５ｗｔ％，Ｍｎ：１.０〜２.５ｗｔ％，Ｎｉ：８.０〜１０.５ｗｔ％，Ｃｒ：２８.０〜３２.０ｗｔ％,Ｍｏ：０.５ｗｔ％以下,Ｐ：０.０３ｗｔ％以下，Ｓ：０.０３ｗｔ％以下を含有し、残部不可避的不純物及びＦｅからなる２相ステンレス鋼である。

本発明の使用済燃料貯蔵ラックは、高温割れが抑制されており、放射能遮蔽効果に優れ、かつ高貯蔵密度，高品質，高精度，高信頼である。

また、本発明の溶接方法によれば、溶接性に優れ、溶接時のそり，歪などによる変形，残留応力を極力抑えることが可能である。その結果、溶接部に発生する高温割れの発生を防止し、高品質，高信頼の溶接部が得られるとともに貯蔵セル間の精度が保てられ、製造作業性に優れた高精度な使用済燃料貯蔵ラックの製造が可能となる。

本発明の溶加材を用いて溶接を行うことによって、１５〜４０％のフェライトを含むボロン含有２相ステンレス鋼溶接部が形成でき、溶接部に発生する高温割れの発生を防止し、溶接時のそり，歪などによる変形，残留応力が極力抑えられた高品質，高信頼の溶接部が得られる。また、上記溶加材を貯蔵ラックに用いることにより、貯蔵セル間の精度が保てられ、製造作業性に優れた高精度な使用済燃料貯蔵ラックの製造が可能となる。

オーステナイトステンレス鋼の高温割れ性を評価する方法の一つとして、バレストレイン試験法がある。本発明では、ボロンが添加されたオーステナイトステンレス鋼を各種溶接ワイヤで溶接し、その溶接部のバレストレイン試験を行い、調査した。

各種溶接ワイヤによるボロンが添加されたオーステナイトステンレス鋼溶接部のバレストレイン試験の結果、ボロンが添加されたオーステナイトステンレス鋼溶接部は、高温割れが発生するが、ＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂが共晶反応を起こし、この低融点の共晶化合物により高温割れが埋め戻され、高温割れを修復することがわかった。

そこでボロンが添加されたオーステナイトステンレス鋼溶接部は、高温割れの発生が少なく、埋め戻す作用が大きいと溶接部に発生する高温割れの発生を防止できることがわかった。その理由は、ＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂが共晶反応を起こし共晶生成物が低融点であるためと思われる。その他では、Ｎｉ₂Ｂ等も同様の作用が得られる。

また鉄やクロムよりも硼化物を生成しやすいＭｏ，Ｎｂ，Ｔｉは、ＦｅとＦｅ₂Ｂ，
Ｃｒ₂Ｂ などの硼化物による低融点化合物による高温割れを埋め戻す作用を阻害することもわかった。

ＭｏはＦｅ，ＣｒよりもＢと高融点の化合物を生成しやすい。Ｍｏ₂Ｂ(融点約２８００℃) を生成し、溶接後の冷却過程で最初に晶出し、そのまま残存し、共晶反応を起さないため、溶接割れが大きく出る可能性がある。Ｔｉ，Ｎｂも同様である。

検討の結果、溶接部の溶接金属のフェライト量を１５〜４０％とすることにより、上記埋め戻しの作用が大きく表れることが判った。

特に、フェライトを２０〜３５％とすると、熱膨張係数が低いため、高温割れの発生が少なく、発生した高温割れは短く、小さい。ＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂの共晶生成物による高温割れの埋め戻す作用により、割れを修復することができ、優れた溶接部となる。

溶接金属のフェライト量が１５％未満の場合、溶接部の熱膨張係数が大きく、溶接時のそり，歪などの変形，残留応力が発生して高温割れが生じる。ＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂの共晶生成物による高温割れの埋め戻し作用が起きるが、高温割れが長く、大きいため、
ＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂの共晶生成物による高温割れの埋め戻し作用に限界が生じ、高温割れが残存する。

一方、フェライト量が４０％以上の場合、熱膨張係数を低く抑えることができるので、溶接時のそり，歪などの変形，残留応力が抑えられる。しかし、フェライト量が多くなりすぎると溶接部の延性が低下するとともに割れが大きくなる傾向がある。

また、フェライト中にＢ，Ｓ，Ｐなどの低融点化合物を生成する元素が固溶されるため、ＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂの共晶生成物による高温割れの埋め戻す作用が減少し、高温割れが残存する。

本発明のボロンが０.１〜１.５ｗｔ％添加されたオーステナイトステンレス鋼を溶接して製造する使用済燃料貯蔵ラックは、溶接部の溶接金属のフェライト量を１５〜４０％とすることは、溶接金属部の熱膨張係数を極力低く抑えることができ、溶接時のそり，歪などの変形，残留応力が抑えられ、高温割れの発生が抑制されるとともにＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂなどの硼化物による低融点化合物による高温割れを埋め戻す作用により、高温割れを修復するために高温割れが防止される。

また本発明方法では、溶接部の溶接金属のフェライト量を１５〜４０％とすることにより、従来法の溶接金属に比べ、熱膨張係数を極力低く抑えることができ、溶接時のそり，歪などの変形，残留応力が極力抑えられることで高品質，高信頼の溶接部が得られるとともに貯蔵セル間の精度が保てられ、製造作業性に優れた高精度な使用済燃料貯蔵ラックの製造が可能となる。

ボロンが０.１〜１.５ｗｔ％添加されたオーステナイトステンレス鋼を溶接して製造する使用済燃料貯蔵ラックにおいて、本発明の２相ステンレス鋼溶加材を添加しながら、溶接して製造される使用済燃料貯蔵ラックは、溶接部の溶接金属のフェライト量が１５〜
４０％に制御することができ、高温割れが抑制され、溶接時のそり，歪などによる変形が抑制され、残留応力が極力抑えられることで高品質，高信頼の溶接部が得られるとともに貯蔵セル間の精度が保てられ、製造作業性に優れた高精度な使用済燃料貯蔵ラックの製造が可能となる。

ボロン添加オーステナイトステンレス鋼のＴＩＧ溶接部は、高温割れが発生するが、
ＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂなどの硼化物による低融点化合物による高温割れを埋め戻す作用により、高温割れを修復するために高温割れが防止される。

各種溶接ワイヤによるボロンが添加されたオーステナイトステンレス鋼溶接部のバレストレイン試験を行い、調査した結果、オーステナイトステンレス鋼溶接部にＦｅ₂Ｂ，
Ｃｒ₂Ｂ よりも硼化物を生成しやすいＭｏ，Ｎｂ，Ｔｉが固溶されると、高温割れが発生し、ＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂなどの硼化物による低融点化合物による高温割れを埋め戻す作用を阻害されるため、高温割れが大きく残存する。

そこで本発明の２相ステンレス鋼溶加材では、フェライトの生成に寄与するが、高温割れに悪影響を及ぼすＭｏ，Ｎｂ，Ｔｉなどの高融点金属の添加を極力避けたほうがよい。

上記した本発明の２相ステンレス鋼溶加材は、その材料組成が以下に示す範囲にあることが必要である。
［Ｃ：０.１ｗｔ％以下］
Ｃはオーステナイト安定化元素であり、強度向上に寄与するためＣ含有量０.１ｗｔ％以下が望ましい。好ましくは、ボロンが添加されたオーステナイトステンレス鋼の使用済燃料用貯蔵ラック溶接部及び溶加材のＣ量を極力低く抑え、耐応力腐食割れ性を維持するため、Ｃ含有量０.０３ｗｔ％以下が望ましい。
［Ｓｉ：０.０５〜０.６５ｗｔ％］
Ｓｉは脱酸剤として用いられる。ボロンが添加されたオーステナイトステンレス鋼の使用済燃料用貯蔵ラック溶接部及び溶加材のＳｉ含有量は、０.０５〜０.６５ｗｔ％望ましい。Ｓｉ含有量が０.０５ｗｔ％以下だと溶接部の脱酸作用が低く、０.６５ｗｔ％以上多く含有すると耐食性及び靭性が劣化する。
［Ｍｎ：１.０〜２.５ｗｔ％］
Ｍｎは溶接時に脱酸作用及び脱硫作用があり、高温割れに有害なＳを固定し、耐高温割れ性を抑制する効果がある。この効果を高めるには、１.０ｗｔ％ 以上必要であり、Ｍｎ量が２.５ｗｔ％以上になると、溶接時の湯流れが悪くなり、作業性に問題が生じる。
［Ｎｉ：８.０〜１０.５ｗｔ％］
Ｎｉは２相ステンレス鋼の必須成分であり、オーステナイト相を安定化させる。そのためには、溶加材のＮｉ含有量を８.０〜１０.５ｗｔ％とする必要がある。溶加材のＮｉ含有量が８.０ｗｔ％ 未満では、溶接部のフェライト相が増えて靭性が低下する。溶加材のＮｉ含有量を１０.５ｗｔ％ 以上になるとオーステナイト相が増えて高温割れが発生しやすくなる。
［Ｃｒ：２８.０〜３２.０ｗｔ％］
Ｃｒは２相ステンレス鋼の必須成分であり、フェライト相を安定化させる効果がある。また２相ステンレス合金の耐食性の向上に寄与する元素である。ボロンが添加されたオーステナイトステンレス鋼の使用済燃料用貯蔵ラックに用いる溶加材のＣｒ含有量を28.0〜３２.０ｗｔ％とする必要がある。溶加材のＣｒ含有量が２８.００ｗｔ％未満では、ＣｒがＢと反応し、Ｃｒ₂Ｂ 等の硼化物を生成するために、Ｃｒがフェライト相を安定化させる効果が低下し、高温割れが発生しやすくなる。溶加材のＣｒ含有量が３２.０ｗｔ％ 以上含有するとフェライト量が増加しすぎるため、延性が低下する。
［Ｍｏ：０.５ｗｔ％以下］
ＭｏもＣｒ同様、耐食性の向上に寄与する元素であるが、ボロンが添加されたオーステナイトステンレス鋼の使用済燃料貯蔵ラックに用いる溶加材のＭｏ含有量を０.７５wt％以下とさせることが好ましい。溶加材のＭｏ含有量を０.５ｗｔ％ 以上含有するとＭｏがＢと反応し、ＭｏＢ₂ 等の高融点硼化物を生成するために、溶接部に発生するヒーリング現象を低下させ、高温割れが発生しやすくなる。
［Ｐ：０.０３ｗｔ％以下］
Ｐは低融点化合物を生成する元素であり、極力抑える必要があり、溶加材のＰ含有量を０.０３％以下とさせることが好ましい。
［Ｓ：０.０３ｗｔ％以下］
Ｓは低融点化合物を生成する元素であり、極力抑える必要があり、溶加材のＳ含有量を０.０３％以下とさせることが好ましい。より好ましいのは０.００５％以下である。

本発明の２相ステンレス鋼溶加材は、使用済燃料貯蔵ラックの溶接のみならず、ボロンが添加されたオーステナイトステンレス鋼の溶接に適し、好ましくはボロンが０.１〜1.5ｗｔ％添加されたオーステナイトステンレス鋼の溶接に用いると良い。

本発明のボロンが０.１〜１.５ｗｔ％添加されたオーステナイトステンレス鋼の溶接には、本発明の２相ステンレス鋼溶加材を添加し、ＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接，プラズマ溶接，レーザ溶接，電子ビーム溶接を行うのが良い。

以下、本発明を精細に説明する。供試材には、ボロンが１.０％添加されたオーステナイトステンレス鋼板（板厚：５mmｔ，開先角：３０°）を用いた。表１にＴＩＧ溶接用溶加材の化学組成を、表２にＴＩＧ溶接条件を示す。表１に示すように、ＴＩＧ溶接用溶加材（Ｎo.１〜３，７〜９）は比較溶加材であり、ＴＩＧ溶接用溶加材（Ｎo.４〜６）は本発明の溶加材である。

上記した各々のＴＩＧ溶接用溶加材（Ｎo.１〜９）を用い、電流：１５０Ａ，電圧：
１０.２Ｖ，溶接速度：１１０mm／min，Ａｒ流量：２０ｌ／min ，溶加材の送給量：３０〜７０mm／min溶接条件でＴＩＧ溶接を行い、板厚：５mmｔでボロンが１.０％添加されたオーステナイトステンレス鋼溶接部を製作した。

次に、各々のＴＩＧ溶接用溶加材（Ｎo.１〜９）による板厚：５mmｔのボロンが１.０％添加されたオーステナイトステンレス鋼溶接部上をＴＩＧ溶接（ビードオン溶接）を行い、トランスバレストレイン試験を実施した。表３にトランスバレストレイン試験条件を示す。

トランスバレストレイン試験に用いたＴＩＧ溶接（ビードオン溶接）は、ＴＩＧ溶接用溶加材（Ｎo.１〜９）による板厚：５mmｔのボロンが１.０％ 添加されたオーステナイトステンレス鋼溶接部よりもビード幅が小さくなる溶接条件とした。トランスバレストレイン試験のひずみ量は２％一定で行った。

表４に各種溶加材（Ｎo.１〜９）によるＴＩＧ溶接部の特性とトランスバレストレイン試験の結果を、図１（Ａ）に各種溶加材（Ｎo.１〜７）によるＴＩＧ溶接部のフェライト量と最大割れ長さ，総割れ長さの関係を示す。また、図１（Ｂ）に、割れの入る状況を図示する。

各種比較溶加材（Ｎo.１〜３，７〜９）及び本発明の各種溶加材（Ｎo.４〜６）によるＴＩＧ溶接部は、Ｘ線透過法による内部欠陥の観察及び溶接部の断面組織を光学顕微鏡による観察結果、ポロシティ，溶接割れ等の内部欠陥がない。

各種比較溶加材（Ｎo.１〜３，７〜９）によるＴＩＧ溶接金属部のフェライト量は、溶加材（Ｎo.１）：３.２％，溶加材（Ｎo.２）：８.６％，溶加材（Ｎo.３）：１０.７％，溶加材（Ｎo.７）：４２.３％，溶加材（Ｎo.８）：１２.３％，溶加材（Ｎo.９）：
８.９％である。

また本発明の各種溶加材（Ｎo.４，５，６）によるＴＩＧ溶接金属部のフェライト量は、溶加材（Ｎo.４）：２２.２％、本発明の溶加材（Ｎo.５）：３３.９％、本発明の溶加材（Ｎo.６）：１６.５％である。

表４に示すように、各種比較溶加材（１〜３，７〜９）及び本発明の各種溶加材（Ｎo.４〜６）によるＴＩＧ溶接部のトランスバレストレイン試験の結果、Ｍｏが多く添加された溶加材（Ｎo.２，３）によるＴＩＧ溶接部では、最大割れ長さが約０.４５mm 、総割れ長さが約１０mmとなり、小さい高温割れが多数発生した。またＮｂが多く添加された溶加材（Ｎo.８）及びＴｉが多く添加された溶加材（Ｎo.９）によるＴＩＧ溶接部では、最大割れ長さが１.８mm以上 、総割れ長さが約１５mm以上となり、大きな高温割れが発生した。

オーステナイトステンレス鋼溶接部にＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂよりも硼化物を生成しやすい
Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔｉが固溶されると、大きい高温割れが発生し、ＦｅとＦｅ₂Ｂ，Ｃｒ₂Ｂなどの硼化物による低融点化合物による高温割れを埋め戻す作用を阻害されるため、高温割れが大きく残存した。

表４及び図１に示すように、各種比較溶加材（Ｎo.１〜３）及び本発明の各種溶加材
（Ｎo.４〜６）によるＴＩＧ溶接部のトランスバレストレイン試験の結果、溶接金属部のフェライト量が増加するに従い、最大割れ長さ及び総割れ長さとも低下した。本発明の各種溶加材（Ｎo.４〜６）によるＴＩＧ溶接部では、最大割れ長さが０.１mm以下 、総割れ長さが３mm以下となり、高温割れが少なかった。しかし、比較溶加材（Ｎo.７）による
ＴＩＧ溶接部では、溶接金属部のフェライト量が多くなりすぎて、最大割れ長さ及び総割れ長さとも増加する。

以上のように、ボロンが１.０％ 添加されたオーステナイトステンレス鋼の溶接部の高温割れ感受性は、本発明の溶加材を用い、溶接金属部のフェライト量を１５％〜４０％の範囲内すると低下することがわかった。また溶接金属部のフェライト量を１５％以上すると熱膨張係数を極力低く抑えることができ、溶接時のそり，歪などの変形，残留応力が極力抑えられるため、高品質，高信頼の使用済燃料貯蔵ラックが製造できる。

図２はボロン添加オーステナイトステンレス鋼の角管を用いた使用済燃料貯蔵ラック断面の拡大図である。図３は角管とくさび状の溶接用部材７の肉盛溶接部の平面拡大図である。くさび状の溶接用部材７は管同士の隙間に挿入され、溶接されている。角管の角は曲面となっており、隙間に入りやすく、かつ、角管にフィットしやすい。例としては、割れが図３のように入ることとなる。

図２，図３に示すように、ボロン添加オーステナイトステンレス鋼の角管を用いた使用済燃料貯蔵ラック１の外周部は、角管２，３と側板４が隅肉溶接部５によって接続されている。また角管を用いた使用済燃料貯蔵ラック１の内部は、角管２と角管６との間にくさび状の溶接用部材７を設け、くさび状の溶接用部材７を介して、ＴＩＧによる肉盛溶接によって角管２と角管６がＴＩＧ肉盛溶接部８よって接続された構造で製作されている。

本実施例で使用した材料は、ボロンが０.７％ 添加されたオーステナイトステンレス鋼である。角管２，３と側板４に接した隅肉溶接部５には、本発明溶加材（Ｎo.５）であるＣ：０.１０ｗｔ％，Ｓｉ：０.４０ｗｔ％，Ｍｎ：１.５８ｗｔ％，Ｎｉ：８.７５ｗｔ％，Ｃｒ：３０.５１ｗｔ％，Ｍｏ：０.１２ｗｔ％，Ｐ：０.０１７ｗｔ％，Ｓ：０.００１
ｗｔ％を含有し、残部不可避的不純物及びＦｅからなる２相ステンレス鋼を用い、ＴＩＧ溶接を行った。隅肉溶接部５のフェライト量は２３.８％ であり、そり，歪などの溶接変形が少なく、残留応力も低く抑えられ、溶接割れの発生がなかった。

また角管を用いた使用済燃料貯蔵ラックの内部の角管同士の接続には、角管２と角管６との間にくさび状の溶接用部材７を設け、くさび状の溶接用部材７を介して、ＴＩＧ肉盛溶接を行った。

くさび状の溶接用部材７を介してのＴＩＧ肉盛溶接でも、上記した本発明溶加材（Ｎo.５）であるＣ：０.１０ｗｔ％，Ｓｉ：０.４０ｗｔ％，Ｍｎ：１.５８ｗｔ％，Ｎｉ：
８.７５ｗｔ％，Ｃｒ：３０.５１ｗｔ％，Ｍｏ：０.１２ｗｔ％，Ｐ：０.０１７ｗｔ％，Ｓ：０.００１ｗｔ％を含有し、残部不可避的不純物及びＦｅからなる２相ステンレス鋼を用い、ＴＩＧ肉盛溶接をおこなった。

くさび状の溶接用部材７を介してのＴＩＧ肉盛溶接部８フェライト量は３０.６％ であり、そり，歪などの溶接変形が少なく、残留応力も低く抑えられ、溶接割れの発生がなかった。

以上のように、順次下側より、角管同士をくさび状の溶接用部材７を介してのＴＩＧ肉盛溶接及び角管と側板の隅肉溶接を順次下側より組み立て、製作し、使用済燃料貯蔵ラックとした。

溶接時の変形，残留応力を極力抑えることにより、放射能遮蔽効果に優れ、かつ貯蔵密度をあげ、高品質，高精度，高信頼の使用済燃料貯蔵ラックの製造ができた。

ボロン添加オーステナイトステンレス鋼の各種溶加材によるＴＩＧ溶接部のトランスバレストレイン試験の結果を示す図である。 ボロン添加オーステナイトステンレス鋼の角管を用いた使用済燃料貯蔵ラック断面の拡大図である。 角管とくさび状の溶接用部材の肉盛溶接部の拡大図である。

符号の説明

１…使用済燃料用貯蔵ラック、２，３，６…角管、５…隅肉溶接部、、７…くさび状の溶接用部材、８…ＴＩＧ肉盛溶接部。

Claims (5)

1. ボロンが０.１〜１.５ｗｔ％添加されたオーステナイトステンレス鋼部材を溶接して製造された使用済燃料貯蔵ラックであって、前記使用済燃料用貯蔵ラックの溶接金属部はボロンを含有するステンレス鋼よりなり、前記ステンレス鋼中のフェライト量が１５〜４０％であることを特徴とする使用済燃料貯蔵ラック。
2. 請求項１記載の使用済燃料貯蔵ラックであって、
   前記フェライト量が２０〜３５％であることを特徴とする使用済燃料貯蔵ラック。
3. ボロンが０.１〜１.５ｗｔ％添加されたオーステナイトステンレス鋼を溶接して製造する使用済燃料貯蔵ラックの製造方法であって、
   前記溶接時の溶加材として、Ｃ：０.１ｗｔ％以下，Ｓｉ：０.０５〜０.６５ｗｔ％，Ｍｎ：１.０〜２.５ｗｔ％，Ｎｉ：８.０〜１０.５ｗｔ％，Ｃｒ：２８.０〜３２.０ｗｔ％，Ｍｏ：０.５ｗｔ％以下，Ｐ：０.０３ｗｔ％以下，Ｓ：０.０３ｗｔ％ 以下を含有し、残部不可避的不純物及びＦｅからなる２相ステンレス鋼を用いることを特徴とする使用済燃料貯蔵ラックの製造方法。
4. 請求項３に記載された使用済み燃料貯蔵ラックの製造方法であって、
   前記溶接時の溶接方法が、ＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接，プラズマ溶接，レーザ溶接，電子ビーム溶接のいずれかを用いることを特徴とする使用済燃料貯蔵ラックの製造方法。
5. ホウ素添加オーステナイトステンレス鋼のＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接，プラズマ溶接，レーザ溶接，電子ビーム溶接に用いられる溶加材であって、Ｃ：０.１ｗｔ％以下，Ｓｉ：０.０５〜０.６５ｗｔ％，Ｍｎ：１.０〜２.５ｗｔ％，Ｎｉ：８.０〜１０.５ｗｔ％，
   Ｃｒ：２８.０〜３２.０ｗｔ％，Ｍｏ：０.５ｗｔ％以下，Ｐ：０.０３ｗｔ％以下，Ｓ：０.０３ｗｔ％ 以下を含有し、残部不可避的不純物及びＦｅからなる２相ステンレス鋼であることを特徴とする溶接用溶加材。
   

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