JP2013527882A - 原子炉の一次冷却システムの加圧器のためのヒータ・チューブの処理 - Google Patents

Abstract

本発明は、原子炉の一次冷却システムの加圧器内において使用するためのヒータ・チューブの処理に関する。特に、該ヒータ・チューブは、ほぼ円筒状の鞘（５）に格納されたヒータ（１）を備える。この鞘を形成する素材は加工硬化を起こしたオーステナイトステンレス鋼である。特に、鞘（５）の外表面は、ヒータ・チューブの使用時に応力腐食を起こす可能性が高い。本発明の文脈では、本発明の方法は熱処理ステップを含み、好ましくは、鞘の外表面を熱処理して、鞘の素材を少なくともその表面上で再結晶させる、誘導加熱を利用する熱処理ステップを含む。

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、加圧水型原子炉の一次冷却システムの加圧器のためのヒータ・チューブに関する。

〔背景技術〕
一次冷却システムの加圧器のためのヒータ・チューブは、通常、細長い円筒形状（例えば、直径２２ｍｍ×長さ約２ｍ）を有する、「鞘」と呼ばれる外側金属製ケーシングと、この鞘の内側に取り付けられたヒータとを備えている。

このようなチューブは、文献ＦＲ−２８９５２０６に詳細に説明されているように加圧器の下よりの部分に取り付けられて、加圧器を格納する一次冷却システムの水中に沈められる。該チューブは、一次冷却システムの動作圧力を上昇させるために使用される。したがって、チューブは使用時に負荷、特に熱応力を受け、この熱応力が後述するように加工硬化の応力と組み合わされると、応力腐食を起こす可能性があることが理解できるであろう。

〔発明が解決しようとする課題〕
従来のヒータ・チューブは漏れを起こす可能性のあることが、複数の事件によってわかっている。特に、チューブの鞘にひびが発生し、チューブの内側が加圧器中に存在する水に曝されることがある。このような事態が生じると、その後、チューブのヒータが劣化したり、チューブが動作しなくなったり、あるいは、加圧水がチューブの内側の空間を通って加圧器の外側へ漏れたりすることがある。

この結果、特に鞘が起こす応力腐食によって、鞘にひびが生じるリスクを抑制するための解決策が求められている。

前述の文献ＦＲ−２８９５２０６は１つの解決策を提案し、電解によって保護用ニッケルコーティングを鞘の外表面に堆積させることを目的としている。ただし、物質を付加するというこの解決策は、特に直径を増加させることによって、チューブ形状の変更を引き起こす。また、該解決策は、衝撃や摩擦の影響でニッケル層を除去してしまう可能性がゼロではないので、１００％信頼できるわけではない。直径が増加することを考えれば、この解決策は製造後のヒータ・チューブに対して使用できない。なぜならば、この解決策を使用すると、チューブが支持部の寸法と合わなくなるかもしれないからである。さらに、実施するには時間がかかる。

本発明は、このような状況を改善することを目的とする。

〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明は、前述のひびが発生するリスクを抑制することを視野に入れつつチューブを処理することを提案する。本発明の文脈において提供される処理は、一般的に述べると、鞘の少なくとも外表面を再結晶させるためのチューブの熱処理である。

したがって、本発明は、原子炉の一次冷却システムの加圧器内において使用するためのヒータ・チューブの処理方法に関する。このヒータ・チューブは、ほぼ円筒状の鞘に格納されたヒータを含む。この鞘は、チューブの使用時に少なくとも部分的には応力腐食を起こす可能性が高い外表面を有する。

具体的には、上記鞘は鋼鉄系の素材（例えば、加工硬化を起こしたオーステナイトステンレス鋼系の素材）を含んでいるので、本発明の文脈における上記方法は、鞘の素材を少なくともその表面上では再結晶させるために、鞘の少なくとも外表面を熱処理するステップを含む。

このように再結晶した物質は、従来のチューブに比べると応力腐食を起こしにくく劣化しにくいので、ひびが発生するリスクがなくなり、究極的にはチューブの寿命が長くなる。

好ましくは、上記熱処理は、鞘の外表面を開始点として適用される誘導加熱を利用する。

具体的には、鞘の外表面上において、８００℃〜１，１００℃、好ましくは９００℃〜１，０５０℃または９５０℃〜１，０５０℃の範囲内（例えば、９６０℃、９７０℃、または、１，０００℃でもかまわない）の温度の上昇を含む熱処理が考えられる。

好適なことに、誘導加熱を利用する熱処理を適用することによって、この熱処理によって生じるヒータの温度の上昇は最大で９００℃に制限され、この結果、ヒータの電気的抵抗特性および電気的絶縁特性が保持可能になる。

後述する記載において詳細に記載する一実施形態では、誘導加熱を利用する上記熱処理は、鞘の外表面の周囲のインダクタンスコイルの巻き線に、交流電流を印加することからなる。この交流電流の周波数は選択可能であって、好ましくは１００ｋＨｚ以上である。周波数が高いほど、所謂「表皮」効果によって、誘導加熱を利用して鞘に伝達されるエネルギーが鞘のわずかな厚さ部分によく集中する。上記周波数値は、誘導巻き線の直径が３０ｍｍ〜５０ｍｍであることを前提として、鞘の直径が２０ｍｍ〜２５ｍｍのオーダの場合について記載している。

上記インダクタは上記チューブの周囲に配置され、具体的には、チューブに対するインダクタの相対的移動が、好ましくは、少なくともチューブにそった並進運動において適用される。

一実施形態では、並進運動の速度が、誘導によって供給される出力が１ｋＷ〜５０ｋＷである場合に、１００ｍｍ／分〜９００ｍｍ／分である。

好ましくは、上記インダクタはソレノイド式である。

一実施形態では、さらに、上記熱処理後の酸化を防止するために、上記鞘の外表面上に不活性ガスを供給する。

上記熱処理後に、上記鞘の外表面上に流体（例えば、空気）を吹き付けることによって冷却することも可能である。

本発明は、さらに、本発明に係る上記方法によって得られるヒータ・チューブそのものにも関する。具体的には、該チューブの鞘は、少なくともその外表面上に、ある厚さの再結晶物質を有する。この厚さは、好ましくは、１ｍｍのオーダ以上である。厚さは、好適には約１ｍｍからチューブ鞘の全体の厚さまで、特に、約１．５ｍｍ〜約３ｍｍ（例えば、約２ｍｍ）である。

「再結晶物質」とは、極度に変形して硬度が高い結晶粒を、硬度が高いまたは中程度の等軸結晶粒へと再生成することに、上述の適用された熱処理が寄与したことを意味する。したがって、チューブ上における本発明の方法の結果は、鞘の外表面上の硬度が従来の標準的なチューブに比べて低いということである。通常、約２４０ヴィッカース以下の値、または、約２００ヴィッカース未満の値と等価な硬度が、本発明に係る処理済みチューブの鞘の外表面上において測定されてもよい。これらの硬度値は、１ｍｍのオーダ以上、または、約１．５ｍｍ〜２ｍｍである、再結晶物質のそれぞれ対応する厚さを表わす。

以下の記載において説明するように、まず初めに、上記ヒータは、チューブの鞘であって、外表面がスエージ加工された鞘の中にクリンピングによって取り付けられる。こうすることによって、鞘の外表面の加工硬化が起こる。以下の記載から分かるように、本発明によれば、上記加工硬化と上記熱処理との間に共に働く結果が存在する。

このとき、本発明に係る熱処理前に、スエージ加工することによる加工硬化の結果が、チューブ上において、特に鞘の外表面上において観察可能である。好適には、加工硬化の結果（特に、応力腐食に対する耐性に関連する結果）が、本発明の処理後に全般的に消滅する。

〔発明の効果〕
上述のように、本発明において選択される熱処理は、好ましくは、鞘の素材の再結晶化を特に鞘の外表面上において促進することを目的とする、誘導加熱を利用した処理である。上記鞘の素材は、例えば、通常は（大部分を占める鉄と、１６％〜２０％のクロムと、８％〜１４％のニッケル、さらに、（１％未満の）炭素、および、必要に応じてモリブデン、ニオブ、または、チタンなどを含有する）オーステナイト鋼でかまわないが、この例に特に限定されるものではない。

実際に、チューブの鞘が腐食するリスクは、鞘をスエージ加工によって製造する方法に連関し、スエージ加工によって金属は特に鞘の外表面上において強い加工硬化を起こす可能性があることが見い出されている。図３はチューブの鞘の表面ＳＵＲの拡大図であり、特に、鞘の外表面ＳＵＲの近傍の強く加工硬化した結晶粒を示している。

この一つ目の理由のために、誘導加熱を利用する熱処理は、原理的に、まず温度上昇を特に誘導加熱を利用した処理対象となる素材の外表面上において促進するので、好適である。

誘導加熱を利用する処理は、少なくとも二つ目の理由によっても好適である。つまり、熱処理全体（チューブの鞘を再結晶させるために処理温度は約１，０５０℃である）によって、チューブの電気特性の劣化、特に、鞘の内側に取り付けられたヒータの電気特性の劣化が引き起こされると考えられる。したがって、本発明の一実施形態では、チューブだけ（特に鞘）を選択的に表面熱処理することが好ましい。したがって、誘導加熱を利用して熱処理を行うことがふさわしい。ヒータの温度が９００℃を超えると、実際に、各種電気特性が劣化すると考えられる。

したがって、誘導加熱を利用した処理（好適には鞘の表面の誘導加熱処理）によって、鞘の表面上において、特にチューブの製造時の鞘の加工硬化に連関する、形態的な欠陥（重大な可塑化、転位、および、局部応力）を改善することができるようになる。

また、チューブを囲むソレノイドを用いて上記熱処理を実施すると、熱処理中にいかなる不連続をも生じることなく、上記再結晶化熱処理を実施することができる。

軸方向には、連続的かつ定常的な熱処理が、インダクタ内でチューブを、または、チューブを中心にしてインダクタを、連続的かつ定常的に移動させることによって成し得る。

半径方向には、熱処理は、鞘の円周全体について同時に、実質的に等しい強度で発生する。したがって、再結晶化処理時に半径方向の応力が非一様になるリスクは低い。

特に、チューブの製造時の鞘の加工硬化によって発生する応力は、チューブの円周全体にわたって一様に吸収される。

応力の非一様性は、表面熱処理時に、チューブの鞘の比較的強い加工硬化を起こしたある領域が、軽い加工硬化を起こした他の領域に比べて弱い再結晶化処理を受けると、発生し得る。半径方向の応力の非一様性が起きると、チューブのある側には応力が強い領域ができ、別の側には応力が低い領域ができ、これがチューブの屈曲に寄与することがある。

また、加工硬化を起こした鋼鉄を再結晶させるために必要なエネルギー（したがって、温度）は、加工硬化を起こしていない鋼鉄の場合に比べると少ない。例えば、加工硬化を起こしていない鋼鉄は１，０５０℃で再結晶を開始するが、表面を加工硬化した同じ鋼鉄は、比較的わずかな温度上昇しか必要としない（例えば、９６０℃）。さらに、この鋼鉄は表面全体が加工硬化を起こしたわけではないこと、また、加工硬化が鞘の厚さ全体にわたって均質ではないことを考慮すると、この温度上昇はわずかであると言える。この知見によって、鞘に対して再結晶のために適用する温度を低下させることが可能になり、したがって、さらに、ヒータが鞘の内側で受けなければならない温度を低下させることも可能になる。

９００℃〜１，０５０℃、さらに具体的には、９５０℃〜１，０５０℃（例えば、９６０℃、９７０℃、または、１，０００℃でもかまわない）の表面温度を採用することによって、鞘の表面が、他の領域に比べて軽い加工硬化しか起こしていない領域を有する場合に、表面を確実に再結晶させることが可能になる。特に、これらの表面温度によって、外表面に比べて軽い加工硬化しか起こしていない鞘の部分（例えば比較的中心に近い領域）を再結晶させることが可能になる。

上述のように、本発明によれば、上記加工硬化と上記熱処理との間には共に働く結果が存在する。特に、初期に存在する加工硬化は、処理温度を低下させることを可能にする。また、本発明に係る処理は、チューブの製造時に加工硬化によって発生する欠陥を解消することを可能にする。本発明に係る熱処理は、加工硬化によって発生して、鞘内部の外表面から深い場所に存在する残留応力を含む、鞘に存在する応力の大半が吸収されることを可能にする。

上述のオーダの厚さ（具体的には約１．５ｍｍまたは約２ｍｍ）にわたって再結晶化処理を実施すれば、鞘の厚さの大部分が処理される。このとき、チューブの製造時に加工硬化によって鞘において誘発される応力の大部分が吸収される。したがって、鞘の外表面は、鞘のさらに内側の各層の部分において、わずかな応力だけを受ける。

鞘の加工硬化に起因する応力を吸収することによって、本発明に係る方法は、チューブ内で全体的に存在する応力を、約１００ＭＰａ未満の値にまで、または、さらに約８０ＭＰａ未満の値にまで低減することを可能にする。こうすることによって、チューブ内で全体的に存在する応力は、限界応力より著しく小さくなる。なお、この限界応力（オーステナイト鋼製の鞘を含むチューブの場合であれば、３００ＭＰａ〜４００ＭＰａのオーダの応力）を超えると、応力腐食が使用時に発生する可能性がある。

〔図面の簡単な説明〕
本発明のこの他の特徴および効果は、後述の非限定的な各例の詳細な説明を読み、さらに添付の図面を参照することによって、自ら明らかになるであろう。

図１はチューブの断面図であって、特に本発明に係るチューブの内側を示している。

図２は図１の詳細を示しており、特に、誘導加熱を利用した処理に関連する温度を図４および図５のグラフによって推定した複数の点を示している。

図３は、チューブの鞘の表面を顕微鏡で見た様子である。

図４は、図２に詳細を示したチューブの各点における、時間に対する推定温度プロファイルを示すグラフである。処理条件は、誘導加熱は３００ｋＨｚの周波数で、２，０００Ａ（アンペア）の二重コイルインダクタを用いて行い、４．６秒間加熱し、その後加熱を停止し、それ以上継続しなかった。

図５は、図２に詳細を示したチューブの各点における、推定温度プロファイルを示すグラフである。処理条件は、誘導加熱は２００ｋＨｚの周波数で、３，０００Ａ（アンペア）の二重コイルインダクタを用いて行い、加熱を行った後、それ以上加熱を継続しなかった。

図６は、上記方法を実行するための機材を大幅に図式化して示す図である。

〔発明を実施するための形態〕
まず、加圧器内において沈めるチューブの一部を示す図１を参照する。この場合、円筒形状を有するステンレス鋼製鞘５が含まれている。したがって、上記方法が、一般的な種類の「ステンレス鋼」から製造された鞘を有する任意のチューブに対して適用可能であることが理解されよう（このステンレス鋼を構成する各合金の比率は、特に限定されない）。

チューブの中心のコアは、通常銅製のマンドレル２を、鞘５の内側において鞘の中心軸にそって備え、さらに、マンドレル２の周囲に螺旋状に巻かれ、マンドレル２と鞘５との間で挟持された加熱用ワイヤ１を備える。この加熱用ワイヤは、本発明の一般的な実施形態において上述のヒータを構成する。

加熱用ワイヤ１は、例えば、銅製またはニッケル／クロム合金製の導電性かつ抵抗を有する金属コア３を備えている。鋼鉄製の保護用金属コーティング６が、コア３を囲んでいる（特に詳細については図２を参照）。コーティング６とコア３とは、例えばマグネシア（ＭｇＯ）製の絶縁体４によって電気的に絶縁されている。上記加熱用ワイヤ１は、マンドレル２の周囲に巻かれて連続的な巻き線部を形成し、導体ワイヤ１内を流れる電流を発生させる発電機に電気的に接続されたコネクタに接続するためのものである。このようなヒータ・チューブの接続についての詳細、および、原子炉の一次冷却システム内における該ヒータ・チューブの使用についての詳細は、公報ＦＲ−２８９５２０６に記載されている。

次に図２を参照すると、鞘５の厚さ（点Ａと点Ｃとの間の距離）は、非限定的な一実施形態では、２．４５ｍｍである。加熱用ワイヤ１の保護用コーティング６の厚さは０．５ｍｍである（図２中では点Ｃと点Ｄとの間の距離）。マグネシアライニング４の厚さは０．４ｍｍである（図２中では点Ｄと点Ｅとの間の距離）。これらのことから、図１および図２の図示は必ずしも正確な縮尺で描いたものではないことが理解できるであろう。最後に、加熱用ワイヤの導電性コア３の直径は約１．５ｍｍである（点Ｅと点Ｆとの間の距離）。

さらに、鞘５によって囲まれた各部材は、スエージ加工によって鞘を縮小するステップにしたがって、クリンピングされて鞘に収められる。このステップは、さらに、応力腐食に対する耐性に影響を与える可能性が高い機械的応力を生成する。縮小が終わると、鞘５は、特に図２に示すように、加熱部材のコイル１と密着している。

最初に実施した一連の試験では、鞘５を再結晶させるために、鞘５の外表面の温度を約１，０５０℃上昇させることを目指した。図４に示すように、鞘の外表面（曲線Ａ）は温度上昇のピークが１，０５０℃であったと推定され、この温度上昇が再結晶を促進したと考えられる。誘導によって取得される出力（誘導加熱を利用する処理では既知である「表皮効果」）の約８３％に対応する点Ｊでは、温度上昇は約１，０００℃である。特に、曲線Ｂは、鞘の外表面から１．５ｍｍのところ（図２中では点Ｂ）における温度プロファイルを示している。わずか９００℃に温度が上昇するだけで、鞘の素材の再結晶がすでに可能であることが明らかになった。このように、最初の一連の試験によって、実質的に、内部を含めた鞘全体を再結晶させることが可能になった。ただし、Ｅと記した曲線においては、加熱用ワイヤのコア３の温度が８００℃を超えないことが見て取れるであろう。この温度では、加熱用ワイヤのコア３の導電性は保持することができ、それゆえ、本発明に係る処理ではチューブの内部の物質が全く劣化しないことが保証される。

総合すると、鞘の外表面の温度を、鞘の素材を再結晶させるために十分な温度範囲である、８００℃〜１，１００℃、好ましくは９００℃〜１，０５０℃の範囲で上昇させることを目指す。この制約に加えて、加熱用ワイヤのコア３の温度上昇がこれより確実に小さくなるように、マグネシア４の温度上昇が最大で８５０℃に制限される（図２中では点Ｄ）。

これらの制約を遵守するために、少なくとも以下に列挙するものの中から、１組の誘導パラメータを選定することが好適である。
・インダクタ（図６中のＩＮＤを参照）のコイル中を流れる交流電流の周波数ｆ（Ｈｚ）（この周波数が高いほど、多くのエネルギーが誘導によって取得され、（表皮効果によって）鞘５の表面に集中することがわかる）
・出力Ｐ（Ｗ）または、等価物として、上記選定した周波数の場合の電流の量
・チューブの鞘５に対するインダクタＩＮＤの相対的移動の速度Ｖ（ｍｍ／分）によって決まる、図６の例に示す熱処理時間。

当然ではあるが、チューブに対するインダクタの速度が低ければ、温度上昇はその分大きくなる。

以上のことを踏まえて、これらの互いに異なる効果を図５に示す。図５は、移動速度が高いが、出力密度も高い場合の推定温度上昇を表わしている。なお、加熱用ワイヤの保護用コーティングとマグネシア（点Ｄ）との間の界面における温度上昇は、７５０℃未満である。

実施した一組の試験によれば、温度上昇を８００℃〜９００℃のオーダの閾値に制限しながら、加熱用ワイヤ１のマグネシア４および／または導電性コア３を保護することができるように、供給される交流電流の周波数は、好ましくは１５０ｋＨｚを超えることが分かる。供給出力は、例えば１ｋＷ〜５０ｋＷの範囲内であればよい。チューブに対するインダクタＩＮＤの相対的な移動速度は、例えば１００ｍｍ／分〜９００ｍｍ／分の範囲内であればよい。これらの条件下では、任意の実施形態チューブの直径が２２ｍｍであるとして、内径が３０ｍｍ〜５０ｍｍであるソレノイド式のインダクタを設けることが好ましい。

好ましくは、鞘に適用される熱処理を均質化するために、チューブは、図６に示すように熱処理の間に中心軸の周りで回転する（矢印Ｒ）。

当然ながら、誘導加熱を利用する処理の各パラメータ（例えば、特に、周波数、出力、および、移動速度）は、チューブを構成する各部材の正確な寸法や各部材の素材などの制約に合わせて、図６に示す処理機材において調節可能である。誘導加熱を利用する処理において目指す効果は、（インダクタ中を流れる交流電流を用いて）交流磁場を生成すること、さらに、こうすることによって、チューブの鞘の外表面上において誘導電流を生成することにあることが一般的に理解できるであろう。この誘導電流は、発生した領域を加熱する直ちに。その一方で、チューブの内部部材（例えば鞘の内面、特に加熱用ワイヤ１やマンドレル２）は、原理的に、熱伝導によって加熱されるだけである（図４および図５中の曲線Ｅ〜曲線Ｉによって明示されるように）。したがって、処理厚さは、最終的には、（熱伝導による）処理時間、または、これと等価的にチューブに対するインダクタの移動速度と、（表皮効果に関しては）選定した周波数値との関数であることが理解されるであろう。

そして、チューブの鞘５の少なくとも外表面の再結晶が起こる。この再結晶は、特に、素材が再結晶すると軟らかくなることによって確認できる。通常、本発明に係る方法によって処理したチューブの鞘５の外表面上において５ｋｇの圧力で円錐状のダイアモンドを用いて貫入測定を実施することによって、約２４０ヴィッカース以下の硬度が測定され得る。再結晶した鞘の厚さは少なくとも１ｍｍである。

したがって、処理済みチューブにおいて本発明に係る方法の結果を追跡することは、例えば、チューブの鞘５の外表面から少なくとも１ｍｍの厚さにわたって、約２４０ヴィッカース以下の硬度を測定することからなることが理解できるであろう。

図６は、誘導加熱を利用した処理後にただちに行う、チューブに対する流体の吹き付けＢを示している。鞘の再結晶後にチューブを構成する部材の温度を低下させるために、（例えば、空気によって）実際に冷却効果を提供することができる。こうすることによって、図４および図５に示すように、曲線の各端部で温度が下げらける。

不活性ガス（例えばアルゴンやヘリウム、または、窒素でもよい）を供給するためのマッフル（チューブの周囲に配する石英製スリーブ）を設置することによって、上記チューブを、さらに（温度上昇後の）酸化からも保護することもできる。不活性ガス（図６では図示せず）を供給するこのマッフルは、示した図中では、インダクタＩＮＤと送風機Ｂとの間で動作可能である。

変形例では、上記熱処理は、鞘の表面酸化を防止するために、キャビネット内において不活性ガス雰囲気下で実施可能である。

一般に、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各種変形例を含むものである。

したがって、チューブを冷却するための図６に示す送風機Ｂは、単に取り外してもかまわない。

さらに、鞘に対する不活性ガスの適用も必須ではない。処理時間が短いので、チューブの酸化には必ず限界があり、せいぜい、鞘５の外表面がわずかに青く変色することが観察される程度である。この酸化は、最後の酸洗槽ステップ（チューブの一般的な製造方法においてすでに計画・実行されているステップ）で簡単に除去することができる。この酸洗槽ステップの間に、誘導加熱を利用した処理によって形成された薄い酸化層が除去される。こうすることによって、上述のように不活性ガスの吹き付けや不活性ガスチャンバー内における熱処理を組み込むことを、回避することができるようになる。

また、上述のように、図４および図５の例において提示した温度上昇値は、多数の変形例を許容する。一般に、鞘の再結晶は８００℃〜１１００℃で発生するので、誘導加熱を利用した処理の各条件は、加熱用ワイヤの温度上昇を最大で約９００℃に制限することを目指しながら、鞘の外表面の温度を鞘の再結晶温度に応じて上昇させることを目的としていると考えてよい。また、素材を脆くする所謂「二次的な再結晶」を促進しないためには、鞘の外表面の温度上昇が閾値を超えない（例えば１，１００℃を超えない）こと、または、処理時間も閾値に制限されることも好適である。二次的な再結晶は、結晶粒のサイズに均質性が欠けることによって全体的に確認できる。

また、上記において説明したように、鞘の外表面が全体的に加工硬化を起こせば、鞘の表面における最大温度上昇（図４または図５の曲線Ａのピーク）を１０００℃未満に（例えば９６０℃まで）低下させることができる。

さらに一般的に、誘導加熱を利用した熱処理について例をあげて説明してきたが、本発明は、温度上昇を主にチューブの鞘に選択的に限定することができる任意の種類の熱処理に適用可能である。例えば、鞘の表面上を、レーザスキャンまたは環状のトーチによって加熱してもかまわない。環状のトーチによって処理すれば、円筒状のソレノイドによる処理の効果と同様の効果を有する熱処理が再現されるので、特に好適である。

チューブの断面図であって、特に本発明に係るチューブの内側を示している。 図１の詳細を示しており、特に、誘導加熱を利用した処理に関連する温度を図４および図５のグラフによって推定した複数の点を示している。 チューブの鞘の表面を顕微鏡で見た様子である。 図２に詳細を示したチューブの各点における、時間に対する推定温度プロファイルを示すグラフである。処理条件は、誘導加熱は３００ｋＨｚの周波数で、２，０００Ａ（アンペア）の二重コイルインダクタを用いて行い、４．６秒間加熱し、その後加熱を停止し、それ以上継続しなかった。 図２に詳細を示したチューブの各点における、推定温度プロファイルを示すグラフである。処理条件は、誘導加熱は２００ｋＨｚの周波数で、３，０００Ａ（アンペア）の二重コイルインダクタを用いて行い、加熱を行った後、それ以上加熱を継続しなかった。 上記方法を実行するための機材を大幅に図式化して示す図である。

Claims (15)

1. 原子炉の一次冷却システムの加圧器内において使用するためのヒータ・チューブの処理方法であって、
   前記ヒータ・チューブが、ほぼ円筒状の鞘（５）に格納されたヒータ（１）を備え、
   前記鞘が、当該チューブを使用する間に少なくとも部分的に応力腐食を受け易い外表面を有し、
   前記鞘が鋼鉄系の素材を含み、
   前記鞘の素材を少なくともその表面上において再結晶させるべく、少なくとも前記鞘の外表面を熱処理するステップを含むことを特徴とする方法。
2. 前記熱処理が、前記鞘の外表面を開始点として適用される誘導加熱を利用することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記熱処理が、前記鞘の外表面上が９００℃〜１，０５０℃の範囲内の温度となる温度上昇を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記熱処理によって生じる前記ヒータの温度上昇が最大で９００℃に制限される、請求項３に記載の方法。
5. 前記鞘の直径が２０ｍｍ〜２５ｍｍのオーダであり、
   誘導加熱を利用した再結晶化処理のためにインダクタコイルに印加される交流周波数は、前記鞘の外表面を囲むコイルが３０ｍｍ〜５０ｍｍの直径を有する場合、１００ｋＨｚ以上であることを特徴とする、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記チューブの周囲にインダクタ（ＩＮＤ）が配置され、
   前記チューブに対する前記インダクタの相対的移動が、少なくともチューブに沿った並進運動において適用されることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記並進運動の速度が、誘導によって供給される出力が１ｋＷ〜５０ｋＷである場合に、１００ｍｍ／分〜９００ｍｍ／分であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記熱処理が、前記チューブの周囲に配置されるソレノイド式のインダクタ（ＩＮＤ）を用いて行われることを特徴とする、請求項２〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記熱処理後の酸化を防止するために、前記鞘の外表面上に不活性ガスを供給することをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記熱処理後に、前記鞘の外表面上に流体を吹き付けることによって冷却するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記熱処理のステップの前に、前記鞘の外表面が加工硬化の少なくとも結果を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記鞘が、加工硬化を起こしたオーステナイトステンレス鋼系の素材から形成されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記チューブの前記鞘（５）が、少なくともその外表面上に、ある厚さの再結晶物質を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法によって製造されるヒータ・チューブ。
14. 厚さが１ｍｍのオーダ以上であることを特徴とする、請求項１３に記載のチューブ。
15. 約２４０ヴィッカース以下の値と等価の硬度を有することを特徴とする、請求項１３または１４のいずれか１項に記載のチューブ。

Images