JP7174669B2 - 原子炉圧力容器の再生監視試験片、及びその再生方法 - Google Patents

Description

本開示は、原子炉圧力容器の再生監視試験片、及びその再生方法に関する。

従来、原子炉圧力容器（以下、単に圧力容器とする）の中性子照射脆化の程度を評価するために、圧力容器材料の残材から採取した監視試験片を炉内に複数個配置し、定期的に炉外に取り出して種々の材料特性を評価するための試験が行われている。

近年では、原子炉の使用年数延長が検討されており、運転開始当初に予定されていた圧力容器の使用年数（約４０年）の間に行う試験回数に合わせた分の数だけ設置されている既存の監視試験片の数不足を補うために、炉外に取り出して試験した後の監視試験片の残材を監視試験片として再生して炉内に再設置する試みが行われている。例えば特許文献１には、上記のような照射脆化監視試験片を再生するための技術が開示されている。

特開２００１－３０５２６８号公報

ところで、上述したように、既設の原子炉圧力容器には限られた数の監視試験片しか設置されていないため、既存の監視試験片から可能な限り多数の監視試験片を再生できることが望ましい。一方、監視試験片の残材と、その表面に継ぎ足す所謂タブ材との接合部には、接合面から所定深さに渡って、接合時における熱の影響により熱影響部（ｈｅａｔ－ａｆｆｅｃｔｅｄ ｚｏｎｅ：ＨＡＺ）が形成される。そして、監視試験片を再生して再生監視試験片を得る際には、上記熱影響部の幅乃至深さである熱影響部幅Ｗ_ＨＡＺと、これに伴う熱回復幅Ｗ_ＡＮＬとを評価し、これらの値が小さいほどより小さな残材を用いて再生監視試験片を形成できることが規定されている。従って、接合時における熱の影響を可能な限り低減し、より小さな残材を監視試験片として再生できれば、多くの監視試験片を再生することができる。
しかし、特許文献１に開示された再生方法は、表面活性化接合法に基づく接合技術を用いるから、接合時の熱の影響を十分に低減できない虞がある。

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、母材に生じる熱の影響を低減して再生した原子炉圧力容器の再生監視試験片、及びその再生方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも１つの実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片は、
原子炉圧力容器の健全性を評価するための試験に用いられる再生監視試験片であって、
前記原子炉圧力容器の内部から取り出された監視試験片を用いて形成されるインサート材と、
前記インサート材の表面に３Ｄプリンタを用いて形成された金属層、を含むタブ材と、を備える。

表面活性化接合法やレーザー溶接法等の接合方法では、母材表面が一時的に融点以上に加熱されて溶融されるため、母材の接合面に対する入熱量が多く、熱影響部幅や熱回復幅が大きくなる。一方、一般に、母材を溶融することなく母材上に積層される金属粉末を溶融させたり融点未満で焼結させたりする３Ｄプリンタを用いてインサート材の表面に金属層を形成した場合は、母材への入熱量を表面活性化接合法やレーザー溶接法等の接合方法より低く抑制することができる。
したがって、上記（１）のように、３Ｄプリンタを用いてインサート材の表面に形成された金属層を有する構成では、例えば表面活性化接合法やレーザー溶接法等の接合方法を用いる場合に比べて接合時におけるインサート材（母材）の内部への熱の影響を大幅に低減することができるから、インサート材の内部の熱影響部幅及び熱回復幅を低減することができる。よって、従来よりも小さな残材をインサート材として用いることができるから、既存の監視試験片から再生可能な再生監視試験片の数を増加することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記タブ材は、前記金属層から形成されていてもよい。

上記（２）の構成によれば、タブ材全体が、インサート材の表面に形成された金属層で構成されるから、インサート材の表面に３Ｄプリンタを用いて金属層を形成するだけの簡易な構成によって再生監視試験片を得ることができる。

（３）いくつかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記タブ材は、前記金属層と、前記金属層の表面に接合されたタブ材本体と、から形成されてもよい。

３Ｄプリンタを用いて形成される金属層は、点状のスポット溶接痕を連続的に形成することで線状溶接痕又は面状溶接痕を形成し、さらにこの線状溶接痕又は面状溶接痕を厚さ方向に繰り返し積層させることで形成される。このため、所定の厚さの金属層を形成するには所定の時間が必要とされる。
この点、上記（３）の構成によれば、タブ材全体が、インサート材の表面に形成された金属層と、該金属層の表面、すなわち金属層のうち当該金属層を挟んでインサート材とは反対側の面に接合されたタブ材本体とで構成されるから、金属層の形成に時間を要する３Ｄプリンタを用いた作業量を抑制することができる。よって、インサート材への入熱量を抑制しつつ、再生監視試験片を形成する際の作業の効率化を図ることができる。

（４）いくつかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記金属層は、その積層方向の厚さＷ’が、前記金属層に前記タブ材本体を接合する際に前記金属層に形成される熱影響部の幅Ｗ_ＨＡＺより大きくてもよい。

上記（４）の構成によれば、金属層が、熱影響部の幅Ｗ_ＨＡＺより大きい厚さＷ’を有するから、金属層の表面にタブ材本体を接合する際に生じる熱によるインサート材への影響を効果的に抑制することができる。

（５）いくつかの実施形態では、上記（１）～（４）のいずれか一つの構成において、
前記再生監視試験片は、シャルピー衝撃試験に供されるシャルピー衝撃試験片、又は破壊靱性試験に供されるコンパクト試験片であってもよい。

上記（５）の構成によれば、再生監視試験片を、シャルピー衝撃試験又は破壊靱性試験を行うための試験片として適用する際に、上記（１）～（４）の何れか一つで述べた利益を享受することができる。

（６）本発明の少なくとも一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法は、
原子炉圧力容器の健全性を評価するための試験に用いられる再生監視試験片の再生方法であって、
前記原子炉圧力容器の内部から取り出された監視試験片を用いてインサート材を形成するステップと、
前記インサート材の表面に３Ｄプリンタを用いて形成された金属層、を含むタブ材を形成するステップと、
を備えている。

上記（６）の方法によれば、上記（１）で述べたように、３Ｄプリンタを用いてインサート材の表面に金属層を形成することにより、例えば表面活性化接合法やレーザー溶接法等の接合方法を用いる場合に比べて接合時におけるインサート材の内部への熱の影響を大幅に低減することができるから、インサート材の内部の熱影響部幅及び熱回復幅を低減することができる。よって、従来よりも小さな残材をインサート材として用いても、試験に必要とされるインサート長さを確保することができるから、既存の監視試験片から再生可能な再生監視試験片の数を増加することができる。

（７）いくつかの実施形態では、上記（６）の方法において、
前記タブ材を形成するステップは、前記金属層によって前記タブ材の全体を形成するステップから構成されていてもよい。

上記（７）の方法によれば、上記（２）で述べたように、金属層の外縁が監視試験用試験片の形状及び大きさを満たすから、インサート材の表面に３Ｄプリンタを用いて金属層を積層するだけの簡易な構成で再生監視試験片を得ることができる。

（８）いくつかの実施形態では、上記（６）の方法において、
前記タブ材を形成するステップは、
前記インサート材の表面に前記金属層を形成するステップと、
前記金属層の表面にタブ材本体を接合するステップと、を含んでもよい。

上記（８）の方法によれば、上記（３）で述べたように、タブ材全体が、インサート材の表面に形成された金属層と、該金属層の表面、すなわち金属層のうち当該金属層を挟んでインサート材とは反対側の面に接合されたタブ材本体とで構成されるから、金属層の形成に時間を要する３Ｄプリンタを用いた作業量を抑制することができる。よって、インサート材への入熱量を抑制しつつ、再生監視試験片を形成する際の作業の効率化を図ることができる。

本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、熱の影響を低減して再生した原子炉圧力容器の監視試験片、及びその再生方法を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片が適用される原子炉圧力容器を示す部分断面図である。 一実施形態に係る再生監視試験片の構成例を示す概略図である。 一実施形態における３Ｄプリンタ装置の構成例を示す概略図であり、（Ａ）はステージ上に金属粉を順次敷き詰める様子を示す図、（Ｂ）はレーザー光により金属粉を溶融又は焼結させて金属造形物を形成する様子を示す図である。 一実施形態に係る再生監視試験片（シャルピー衝撃試験片）の再生方法を示す図である。 一実施形態に係る再生監視試験片（コンパクト試験片）の再生方法を示す図である。 一実施形態に係る再生監視試験片（シャルピー衝撃試験片）の再生方法を示す図である。 一実施形態に係る再生監視試験片（コンパクト試験片）の再生方法を示す図である。 一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法を例示的に示すフローチャートである。 一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法を例示的に示すフローチャートである。 一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法を例示的に示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

先ず、本開示の一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片の概略構成について説明する。
図１は本開示の一実施形態における原子炉圧力容器を示す部分断面図である。図２は一実施形態に係る再生監視試験片の構成例を示す概略図である。図３は一実施形態における３Ｄプリンタ装置の構成例を示す概略図であり、（Ａ）はステージ上に金属粉を順次敷き詰める様子を示す図、（Ｂ）はレーザー光により金属粉を溶融又は焼結させて金属造形物を形成する様子を示す図である。
図１～図３に示すように、本発明の少なくとも一実施形態に係る原子炉圧力容器１００の再生監視試験片１は、原子炉圧力容器１００の健全性を評価するための試験に用いられる再生監視試験片１であって、原子炉圧力容器１００の内部から取り出された監視試験片５を用いて形成されるインサート材１０と、インサート材１０の表面１１に３Ｄプリンタ５０を用いて形成された金属層３０、を含むタブ材２０と、を備えている。

原子炉圧力容器１００は、例えば図１に示すように、有底円筒状に形成された容器本体１０１と、該容器本体１０１の上方開口部に着脱自在に取付けられる蓋体１０２とを備えた構造物である。容器本体１０１の側壁上部には、冷却材入口ノズル（不図示）及び冷却材出口ノズル１０５が設けられている。また、容器本体１０１の内部には、上方開口部に近い棚部から円筒形の炉心槽１０６が支持されており、該炉心槽１０６と容器本体１０１との間にダウンカマー１０７が画成されている。容器本体１０１の底部は、半球殻状の鏡板１０３として形成されている。

原子炉圧力容器１００内には、図１に示すように、密封された長尺の試験片カプセル１１０が配設されている。試験片カプセル１１０内には、原子炉圧力容器１００に使用される材料の中性子による劣化状態を経年的に監視し、脆化量の評価を行うために用いる監視試験片５が複数列にわたって封入されている。これによって、監視試験片５が原子炉圧力容器１００と同一の環境下に置かれるようになっている（厳密には、監視試験片５は原子炉圧力容器１００の内壁より内側に配置されるため、原子炉圧力容器１００より厳しい環境下に置かれる）。

監視試験片５は、原子炉の運転開始時から上記原子炉圧力容器１００内に配置され、定期点検等の際に原子炉圧力容器１００外に取り出されて種々の強度試験に供される。例えば加圧水型軽水炉（ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ－ｗａｔｅｒ ｒｅａｃｔｏｒ：ＰＷＲ）では６個以上の監視試験片５が原子炉圧力容器１００内に設置される。

インサート材１０は、原子炉圧力容器１００の内部から取り出された監視試験片５の一部分である。つまり、インサート材１０は、各種強度試験に供されて破壊乃至分断された監視試験片５の残材６のうち、外見上明らかな欠陥（例えば亀裂や破断面、或いは塑性変形部等）を除いた部分で構成される。

タブ材２０は、原子炉圧力容器１００内での核分裂反応に伴う中性子線を含む放射線の照射に晒されていない未照射（自然放射線の照射を除く）の金属で構成される。このタブ材２０は、その少なくとも一部又は全部がインサート材１０の表面１１に３Ｄプリンタ５０を用いて形成される。
タブ材２０とインサート材１０との接合部には、インサート材１０の表面１１から該インサート材１０の内部の所定深さに渡って、接合時における熱の影響により熱影響部（ｈｅａｔ－ａｆｆｅｃｔｅｄ ｚｏｎｅ：ＨＡＺ）が形成される（例えば図２参照）。なお、監視試験片５を再生して再生監視試験片１を得る際には、上記熱影響部の幅乃至深さである熱影響部幅Ｗ_ＨＡＺと、これに伴う熱回復幅Ｗ_ＡＮＬとを評価し、これらの値が小さいほどより小さな、すなわち図２に示すインサート長さＷ_ａがより短い残材６を用いて再生監視試験片１を形成できることが規定されている。

続いて、３Ｄプリンタ５０は、例えば３ＤＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅ ｄｅｓｉｇｎ）データ又は３ＤＣＧ（Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｇｒａｐｈｉｃｓ）データに基づき３次元のオブジェクト（立体造形物：本開示では再生監視試験片１の金属層３０）を造形する三次元積層造形装置である。この３Ｄプリンタ５０は、例えば金属３Ｄプリンタ装置であり、粉末状の材料（金属粉末５１）を貯蔵する材料バケット５２と、金属造形物（例えば金属層３０）を形成するための造形ステージ５３と、余剰の粉末を貯留するための余剰分バケット５４と、を備えている。

材料バケット５２には、金属粉末５１を搭載した状態で上昇可能なエレベーター５８Ａが設けられている。そして、このエレベーター５８Ａが、造形積層の１ピッチ（１積層サイクル）ごとに僅かに上昇し、コーター５９が水平方向に移動することで所定量の金属粉末５１が掻き取られ、造形ステージ５３に供給されるようになっている（例えば図３（Ａ）参照）。

造形ステージ５３には、ベース５７及び該ベース５７上に敷き詰められた金属粉末５１を搭載した状態で下降可能なエレベーター５８Ｂが設けられている。そして、造形積層の１ピッチごとに、例えばミラー５６で反射させたレーザー光５５により製作対象造形物の輪郭乃至断面に沿って金属粉末５１を加熱、溶融及び凝固させ、エレベーター５８Ｂが僅かに下降することを繰り返すことで金属造形物が形成されるようになっている（例えば図３（Ｂ）参照）。

なお、３Ｄプリンタ５０としては、上述したパウダーベッド方式のほか、例えばメタルデポジッション方式を採用してもよく、３Ｄプリンタ５０の熱源は上述したレーザー光５５のほか、例えば電子ビームを用いてもよい。

ここで、一般に、監視試験片５を再生する際の標準的な接合方法とされている表面活性化接合法やレーザー溶接法等の接合方法では、母材（本開示では、例えばインサート材１０）の表面１１が一時的に融点以上に加熱されて溶融されるため、母材の接合面に対する入熱量が多く、熱影響部幅Ｗ_ＨＡＺや熱回復幅Ｗ_ＡＮＬが大きくなる。一方、一般に、母材を溶融することなく母材上に積層される金属粉末５１を溶融させたり融点未満で焼結させたりする３Ｄプリンタ５０を用いてインサート材１０の表面１１に金属層３０を形成する場合は、母材であるインサート材１０への入熱量を表面活性化接合法やレーザー溶接法等の接合方法より低く抑制することができる。
したがって、上記のように、３Ｄプリンタ５０を用いてインサート材１０の表面１１に形成された金属層３０を有する構成では、例えば表面活性化接合法やレーザー溶接法等の接合方法を用いる場合に比べて接合時におけるインサート材１０（母材）の内部への熱の影響を大幅に低減することができるから、インサート材１０の内部の熱影響部幅Ｗ_ＨＡＺ及び熱回復幅Ｗ_ＡＮＬを低減することができる。よって、従来よりも小さな残材６をインサート材１０として用いることができるから、既存の監視試験片５から再生可能な再生監視試験片１の数を増加することができるのである。
また、例えば比較的高温の環境下で行われる衝撃試験では、監視試験片５に塑性変形が生じることが知られており、塑性変形を生じた部分は再生監視試験片１のインサート材１０として用いることができないとされている。一方、上記高温の環境に比べて低温の環境下で行われる衝撃試験では、監視試験片５の脆性が増加するため該監視試験片５が脆性破壊される。よって、インサート材１０として再利用できる部分は低温環境下の衝撃試験の残材６の方が一般的に多く、再生監視試験片１のインサート材１０として用いる残材６は、低温環境下での衝撃試験による残材６を用いることが多かった。この点、上述した本発明の幾つかの実施形態では、従来よりも小さな残材６を用いることができるから、従来のように低温環境下で行われた衝撃試験の残材６に加えて、例えば高温環境下で行われた衝撃試験の残材６からもインサート材１０を形成できる可能性が高まるから、既設の監視試験片５からより多くの再生監視試験片１を形成することができる。

続いて、上記再生監視試験片１の構成例についてさらに詳細に説明する。
図４は一実施形態に係る再生監視試験片（シャルピー衝撃試験片）の再生方法を示す図である。図５は一実施形態に係る再生監視試験片（コンパクト試験片）の再生方法を示す図である。
幾つかの実施形態では、例えば図４及び図５に非限定的に例示するように、上述した構成において、タブ材２０は、金属層３０から形成されていてもよい。
つまり、再生監視試験片１は、インサート材１０を除いた残りの部分が、３Ｄプリンタ５０によって形成される金属層３０のみで構成されていてもよい。
このように、タブ材２０全体が、インサート材１０の表面１１に形成された金属層３０で構成されれば、インサート材１０の表面１１に３Ｄプリンタ５０を用いて金属層３０を形成するだけの簡易な構成によって再生監視試験片１を得ることができる。

図６は一実施形態に係る再生監視試験片（シャルピー衝撃試験片）の再生方法を示す図である。図７は一実施形態に係る再生監視試験片（コンパクト試験片）の再生方法を示す図である。
いくつかの実施形態では、例えば図６及び図７に非限定的に例示するように、３Ｄプリンタ５０を用いてインサート材１０の表面１１に形成された金属層３０を含むタブ材２０を備えた構成において、タブ材２０は、金属層３０と、該金属層３０の表面１１に接合されたタブ材本体４０と、から形成されてもよい。
この場合、金属層３０とタブ材本体４０との接合は、例えば表面活性化接合法やレーザー溶接等の接合方法を用いて行ってもよい。

ここで、３Ｄプリンタ５０を用いて形成される金属層３０は、点状のスポット溶接痕を連続的に形成することで線状溶接痕又は面状溶接痕を形成し、さらにこの線状溶接痕又は面状溶接痕を厚さ方向に繰り返し積層させることで形成される。このため、所定の厚さの金属層３０を形成するには所定の時間が必要とされる。
この点、上述したように、タブ材２０全体が、インサート材１０の表面１１に形成された金属層３０と、該金属層３０の表面１１、すなわち金属層３０のうち当該金属層３０を挟んでインサート材１０とは反対側の面（他端面１３）に接合されたタブ材本体４０とを含む構成によれば、金属層３０の形成に時間を要する３Ｄプリンタ５０を用いた作業量を抑制することができる。よって、インサート材１０への入熱量を抑制しつつ、再生監視試験片１を形成する際の作業の効率化を図ることができる。

いくつかの実施形態では、例えば図６及び図７に非限定的に例示するように、タブ材２０が金属層３０とタブ材本体４０とを含む構成において、金属層３０は、その積層方向の厚さＷ’が、金属層３０にタブ材本体４０を接合する際に金属層３０に形成される熱回復幅Ｗ_ＡＮＬより大きくてもよい。
このように、金属層３０が、熱回復幅Ｗ_ＡＮＬより大きい厚さＷ’を有する構成によれば、金属層３０の表面１１にタブ材本体４０を接合する際に生じる熱によるインサート材１０への影響を効果的に抑制することができる。

いくつかの実施形態では、例えば図２及び図４～図７に非限定的に例示するように、本開示のいずれか一つの実施形態において、再生監視試験片１は、シャルピー衝撃試験に供されるシャルピー衝撃試験片５Ａ、又は破壊靭性試験に供されるコンパクト試験片５Ｂであってもよい。
シャルピー衝撃試験片５Ａ、及びコンパクト試験片５Ｂには、例えば３Ｄプリンタ５０による金属層３０の積層方向（長手方向）における中間部の一側に、ノッチ１５（切り欠き部）が形成されている。ノッチ１５は、インサート材１０（残材６）の表面から所定の深さまで形成されていてもよい。或いは、ノッチ１５の直下にインサート材１０が配置されるようにして再生監視試験片１が構成されていてもよい。

このように、再生監視試験片１を、シャルピー衝撃試験片５Ａ又はコンパクト試験片５Ｂとして適用する際に、本開示の何れか一つの実施形態で述べた利益を享受することができる。
なお、試験片は上述したシャルピー衝撃試験片５Ａ又はコンパクト試験片５Ｂに限定されず、例えば引っ張り試験用の試験片を再生する際に本発明を適用してもよい。

続いて、本発明の少なくとも一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法について説明する。
図８は一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法を例示的に示すフローチャートである。図８に非限定的に例示するように、本発明の少なくとも一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法は、原子炉圧力容器１００の健全性を評価するための試験に用いられる再生監視試験片１の再生方法であって、原子炉圧力容器１００の内部から取り出された監視試験片５を用いてインサート材１０を形成するステップ（ステップＳ１０）と、インサート材１０の表面１１に３Ｄプリンタ５０を用いて形成された金属層３０、を含むタブ材２０を形成するステップ（ステップＳ２０）と、を備えている。
具体的に、インサート材１０を形成するステップＳ１０では、原子炉圧力容器１００の内部から取り出された監視試験片５（例えば図４（Ａ）、図５（Ａ）、図６（Ａ）及び図７（Ａ）参照）が、中性子による照射脆化を評価するための種々の強度試験に供された後、破壊乃至分割された残材６（例えば図４（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）参照）のうち、亀裂や破断面を含まない一部（例えば図４（Ｃ）、図５（Ｃ）、図６（Ｃ）及び図７（Ｃ）参照）を切り出して再利用することによりインサート材１０を形成する（例えば図４（Ｄ）、図５（Ｄ）、図６（Ｄ）及び図７（Ｄ）参照）。
また、タブ材２０を形成するステップＳ２０では、まずインサート材１０の表面１１に３Ｄプリンタ５０を用いて金属層３０を形成する（例えば図４（Ｅ）、図５（Ｅ）、図６（Ｅ）及び図７（Ｅ）参照）。そして、最終的に、各種強度試験に用いる試験片の形状及び寸法を満たすように加工することで、再生監視試験片１を形成する（例えば図４（Ｆ）、図５（Ｆ）、図６（Ｆ）及び図７（Ｆ）参照）。

この方法によれば、上述したように、３Ｄプリンタ５０を用いてインサート材１０の表面１１に金属層３０を形成することにより、例えば表面活性化接合法やレーザー溶接法等の接合方法を用いる場合に比べて接合時におけるインサート材１０の内部への熱の影響を大幅に低減することができるから、インサート材１０の内部の熱影響部幅Ｗ_ＨＡＺ及び熱回復幅Ｗ_ＡＮＬを低減することができる。よって、従来よりも小さな残材６をインサート材１０として用いることができるから、既存の監視試験片５から再生可能な再生監視試験片１の数を増加することができる。

次いで、図９は一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法を例示的に示すフローチャートである。いくつかの実施形態では、例えば図９に非限定的に例示するように、上記方法において、タブ材を形成するステップＳ２０は、金属層３０によってタブ材２０の全体を形成するステップ（ステップＳ２２）から構成されていてもよい。
つまり、タブ材を形成するステップＳ２０では、再生監視試験片１のうち、インサート材１０を除いた残りの部分を、３Ｄプリンタ５０によって形成される金属層３０のみで構成してもよい（例えば図４（Ｆ）及び図５（Ｆ）参照）。
この方法によれば、タブ材２０全体が、インサート材１０の表面１１に形成された金属層３０で構成されるから、インサート材１０の表面１１に３Ｄプリンタ５０を用いて金属層３０を形成するだけの簡易な方法によって再生監視試験片１を得ることができる。

そして、図１０は一実施形態に係る原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法を例示的に示すフローチャートである。いくつかの実施形態では、例えば図１０に非限定的に例示するように、上述の３Ｄプリンタ５０を用いた方法において、タブ材２０を形成するステップＳ２０は、インサート材１０の表面１１に金属層３０を形成するステップ（ステップＳ２４）と、金属層３０の表面１１にタブ材本体４０を接合するステップ（ステップＳ２６）と、を含んでもよい。
インサート材１０の表面１１に金属層３０を形成するステップＳ２４では、インサート材１０の一端面１２と他端面１３とに３Ｄプリンタ５０を用いてそれぞれ所定厚さの金属層３０を形成してもよい（例えば図６（Ｅ）及び図７（Ｅ）参照）。
また、金属層３０の表面１１にタブ材本体４０を接合するステップＳ２６では、例えば表面活性化接合法やレーザー溶接等の接合方法を用いることにより、金属層３０の表面１１にタブ材本体４０を接合する（例えば図６（Ｆ）及び図７（Ｆ）参照）。
この方法によれば、タブ材２０全体が、インサート材１０の表面１１に形成された金属層３０と、該金属層３０の表面１１、すなわち金属層３０のうち当該金属層３０を挟んでインサート材１０とは反対側の面（他端面１３）に接合されたタブ材本体４０とで構成されるから、金属層３０の形成に時間を要する３Ｄプリンタ５０を用いた作業量を抑制することができる。よって、インサート材１０への入熱量を抑制しつつ、再生監視試験片１を形成する際の作業の効率化を図ることができる。

なお、図４～図７を参照して説明した上述の幾つかの実施形態では、監視試験片５から再生監視試験片１を再生する例として、シャルピー衝撃試験片５Ａの残材６をインサート材１０としてシャルピー衝撃試験片５Ａを再生したり（例えば図４及び図６参照）、或いは、コンパクト試験片５Ｂの残材６をインサート材１０としてコンパクト試験片５Ｂを再生したり（例えば図５及び図７参照）する方法について述べたが、本発明の適用範囲はこれらのように同種の試験片に再生する場合に限定されない。つまり、例えばシャルピー衝撃試験片５Ａの残材６をインサート材１０としてコンパクト試験片５Ｂ又は他の試験に用いる試験片（例えば引っ張り試験用の試験片など）を再生してもよいし、コンパクト試験片５Ｂの残材６をインサート材１０としてシャルピー衝撃試験片５Ａ又は他の試験に用いる試験片を再生してもよい。

さらに、幾つかの実施形態では、インサート材１０の表面１１である一端面１２に積層される金属層３０と他端面１３に積層される金属層３０とを、インサート材１０を挟んで対称に形成してもよい。この場合、金属層３０は、ノッチ１５（切欠き部）を挟んで上下（又は左右）対称になるように形成してもよい。

本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、熱の影響を低減して再生した原子炉圧力容器１００の再生監視試験片１、及びその再生方法を提供することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、原子炉として加圧水型軽水炉を例示したが、沸騰水型軽水炉（ｂｏｉｌｉｎｇ－ｗａｔｅｒ ｒｅａｃｔｏｒ：ＢＷＲ）の寿命評価に用いる再生監視試験片に本発明を適用してもよい。

１ 再生監視試験片
５ 監視試験片
５Ａ シャルピー衝撃試験片
５Ｂ コンパクト試験片
６ 残材
１０ インサート材
１１ 表面
１２ 一端面（表面）
１３ 他端面（表面）
１５ ノッチ（切欠き部）
２０ タブ材
３０ 金属層（金属造形物）
４０ タブ材本体
５０ ３Ｄプリンタ
５１ 金属粉末
５２ 材料バケット
５３ 造形ステージ
５４ 余剰分バケット
５５ レーザー光
５６ ミラー
５７ ベース
５８Ａ、５８Ｂ エレベーター
５９ コーター
１００ 原子炉圧力容器
１０１ 容器本体
１０２ 蓋体
１０３ 鏡体
１０５ 冷却材ノズル
１０６ 炉心槽
１０７ ダウンカマー
１１０ 試験片カプセル
Ｗ_ａ インサート長さ
Ｗ_ｐｍ 塑性域幅
Ｗ_ＨＡＺ 熱影響部幅
Ｗ_ＡＮＬ 熱回復幅

Claims (8)

1. 原子炉圧力容器の健全性を評価するための試験に用いられる再生監視試験片であって、
   前記原子炉圧力容器の内部から取り出された監視試験片を用いて形成されるインサート材と、
   前記インサート材の表面に３Ｄプリンタを用いて形成された金属層、を含むタブ材と、
   を備える
   原子炉圧力容器の再生監視試験片。
2. 前記タブ材は、前記金属層からなる
   請求項１に記載の原子炉圧力容器の再生監視試験片。
3. 前記タブ材は、前記金属層と、前記金属層の表面に接合されたタブ材本体と、からなる
   請求項１に記載の原子炉圧力容器の再生監視試験片。
4. 前記金属層は、その積層方向の厚さＷ’が、前記金属層に前記タブ材本体を接合する際に前記金属層に形成される熱回復幅Ｗ_ＡＮＬよりも大きい
   請求項３に記載の原子炉圧力容器の再生監視試験片。
5. 前記再生監視試験片は、シャルピー衝撃試験に供されるシャルピー衝撃試験片、又は破壊靭性試験に供されるコンパクト試験片である
   請求項１～４の何れか一項に記載の原子炉圧力容器の再生監視試験片。
6. 原子炉圧力容器の健全性を評価するための試験に用いられる再生監視試験片の再生方法であって、
   前記原子炉圧力容器の内部から取り出された監視試験片を用いてインサート材を形成するステップと、
   前記インサート材の表面に３Ｄプリンタを用いて形成された金属層、を含むタブ材を形成するステップと、
   を備える
   原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法。
7. 前記タブ材を形成するステップは、前記金属層によって前記タブ材の全体を形成するステップからなる
   請求項６に記載の原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法。
8. 前記タブ材を形成するステップは、
   前記インサート材の表面に前記金属層を形成するステップと、
   前記金属層の表面にタブ材本体を接合するステップと、を含む
   請求項６に記載の原子炉圧力容器の再生監視試験片の再生方法。

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