JPH021595A

JPH021595A - 軽水型原子炉容器の製造方法およびこの方法を用いて製造される原子炉容器

Info

Publication number: JPH021595A
Application number: JP63261294A
Authority: JP
Inventors: Alain Vignes; アレン　ヴィニュ
Original assignee: Fragema
Current assignee: Fragema
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1990-01-05
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: FI884694A0; FI884694A; ATE76219T1; EP0312426B1; DE3871071D1; ES2031263T3; US4892702A; KR890007307A; BR8805333A; FR2622041B1; CA1292329C; CN1033334A; CS277578B6; JP2530362B2; CN1015948B; KR970004418B1; EP0312426A1; ZA887541B; FR2622041A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、厚肉の（例えば１００ｍｍ以上の厚さの）胴
を存する軽水型原子炉容器の製造方法に関する。特に、
本発明は、加圧水型原子炉容器の製造方法および新規な
設計のこの種の容器に関する。

〔従来の技術〕

加圧水型原子炉容器は、端部が林状にへこんだ底部によ
り閉じられた全体的に円筒形の胴からなる。炉心を含む
容器は、激しい中性子の放射にさらされ、かつ約３２０
℃の温度と１５０Ｘ１０’Ｐａの程度の圧力の水からな
る、主流体の温度と圧力に耐える必要がある。現在使用
されている加圧水型原子炉の容器は、およそ２００１■
乃至３００鰭の厚さを有し、かつ円筒状の胴と林状にへ
こんだ第一の底部とから造られているが、その際これら
の構成要素は溶接で組立てられる。容器の林状にへこん
だ第二の底部は閉鎖頭部を形成し、この閉鎖頭部は、容
器の注文を受けたときに、容器を形成する胴のうちの一
つに溶接されたフランジにスタッドにより固定される。

容器の組立は、溶加材でサブマージドアーク溶接により
実施され、且つこの掻作には、組み立てるべき構成要素
の端部を機械加工して、溶加材で満たされる２つの溶接
用面取り部分を区画する必要がある。

このようにして作られた溶接部をそれから内側と外側が
機械加工し且つ熱処理をしなければならない。

溶接作業中にあらゆる注意をしたにもかかわらず、溶加
材により、容器金属の冶金構造に切れ目がもたらされる
が、これは、特に溶接継目が炉心と反対側の容器の領域
に位置している場合に具合が悪い。

しかしながら、溶接作業中非常に十分な用心をし且つ多
くの検査を実施することにより非常に高い安全度の容器
を得ることができた。

それ故、原子炉容器の組立°は、複雑な手段の使用と、
高度に特定の必要条件を満たした職員の存在を必要とす
る非常に長い作業である。溶接用面取り部分の充填の実
行には多数の溶接パスが必要であり、かつ沈積される金
属を監視して溶接継目に外来粒子（スラグ介在物など）
が存在しないように防止しなければならない。

溶加材のない溶接を用いる周知の組立方法があるが、こ
の方法によれば、溶接継目を単一パスで且つ比較的大き
い厚さにわたって作ることができる。

特に、電子ビームによる溶接は、すでに比較的大きな厚
さの構成要素を組み立てるために用いられた。

しかしながら、試験によれば、軽水型原子炉容器の構造
に一般に用いられる鋼では、電子ビームにより且つ単一
パスで、しかも溶接継目の完全な品質をもって１００鶴
より厚い厚さの構成要素を溶接することができない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、本発明の目的は、全体が回転対称で且つほぼ環
状形状の少なくとも２つの単位構成要素を形成し、そし
てそれからそれらの単位構成要素を、全厚さにわたって
溶接して容器を作ることにある、例えば１００ｍ１より
厚い大きな厚さの回転対称の胴を有する軽水型原子炉容
器の製造方法を提供することであり、この方法により、
従来技術より非常に短かい実施時間で、高品質の溶接継
目を作ることができ、かつ非常に良好な放射抵抗を有す
る構成要素を製造できる。

〔課題を解決するための手段〕

この目的のために、壁厚が１００龍よりも大きい単位構
成要素を、２〜２．５％のクロム、０．９〜１．１％の
モリブデンおよび０．１５％より少ない炭素で作り、そ
して単位構成要素の全厚さにわたって、溶加材なしで単
一パスで電子ビームにより溶接することにより単位構成
要素の組立を実施する。

〔実施例〕

本発明を正確に理解するために、４．５ｍの程度の直径
の加圧水型原子炉容器に適用される本発明による製造方
法、および本発明による方法を用いて製造された容器を
、添付図面を参照して、限定的にではなく例示として述
べる。

第１図は、全体として参照数字１により示された容器を
示し、この容器は、鉢形にへこんだ底部２および半球形
の閉鎖頭部３と共に、円筒形の中間部分からなる。閉鎖
頭部３は、スタンド４により容器１の本体に固定されて
いる。

容器の円筒部分は、２つの心胴６および７と、管担持胴
８と、フランジ９とからなる。管１０により、容器を主
回路の配管に接続することができる。底部２と閉鎖頭部
３は、それぞれ２つの部分２ａ、２ｂと３ａ、３ｂとか
らなる。

容器本体を形成する単位構成要素２ａ、２ｂ、６．７．
８．９および１０は、継目１１で溶接することにより一
緒に組み立てられる。同様に、閉鎖頭部の部分３と３ｂ
も溶接により組み立てられる。

原子炉の炉心を形成する燃料組立体が容器１内に配置さ
れる領域１２が示されている。

一方、２つの心胴６と７の間および上部心胴７と管担持
胴８の間の溶接継目１１は、６部と同じ高さであり、照
射により最も応力が加えられる溶接継目であることが分
かる。

第２図は、組み立てられる前の、原子炉容器を形成する
種々の単位構成要素を示す。これらの構成要素の大部分
は、２つの球形の端部キャンプ２ａと３ａを除いて、環
状形の胴またはフランジを形成する。

これらの構成要素は、鋼を鍛造することにより作られる
が、その鋼の組成は次の通りである。

Ｃ：　０．２２％、Ｍｎ：１．１５％〜１．６０％、Ｓ
ｉ：０．１０〜０．３０％、Ｎｉ：　０．５０〜０．８
０％、Ｃｒ：０．２５％、Ｍｏ：０．４３〜０．５７％
。

それから、組立てるべき種々の構成要素を機械加工して
、それらの端部に一致するように嵌まる縁を作る。構成
要素を組立位置に置いたときに、縁が一つ又は二つの面
取り部分を区画する。その面取り部分には、自動サブマ
ージドアーク溶接の連続パスにより溶加材が沈積される
。

それから、縁および溶加材の部分が機械加工され、それ
からそれ自体連続する溶接パスからなる連続層を沈積さ
せることにより溶接継目を完成する。溶接継目を作るた
めに、非常に多くのパスを行なわなければならない。

第３図で分かるように、第一段階では、心胴６と７を端
と端を接して胴１３の形状に組立てる。

底部２を組み立て、それから、作られた組立体の上へ溶
接する。この第一の組立体１８は、容器の下部半組立体
を形成する（第４図）。上部半組立体１９は、管１０が
固着されていて且つフランジ９が組み立てられている管
担持胴８からなる。それから、二つの半組立体１８と１
９を互いに溶接する。これらのすべての溶接は、自動サ
ブマージドアーク溶接により行なわれる。

閉鎖頭部３自体は、構成要素３ａと３ｂのサブマージド
アーク溶接により作られる。

容器を形成する種々の構成要素は、大体２００ｍｍと３
００龍の間の厚さを有する。

本発明の方法により製造された容器の場合には、容器を
形成する鍛造した構成要素２ａ、２ｂ、６．７．８．９
．１０．３ａおよび３ｂは、主として２〜２．５０％の
クロムと０．９〜１．０％のモリブデンとを含む鋼で作
られ、かつその炭素含量は０．１５％を越えない。鋼は
、２．２５％のクロムと１％のモリブデンを含むのが好
ましい。

より詳細には、本発明による製造方法の条件を満足させ
るために使用できる鋼は、以下に限定されるような組成
を有する。

Ｃ：　０．１１〜０．１５％、Ｍｎ：　０．３０〜０．
６０％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｃｒ：２〜２．
５％、Ｍｏ：０．９〜１．１％、Ｎｉ：最大ｏ、３ｏ、
ｐ：最大：ｏ、ｏｏｓ、Ｓ：最大０．００５、Ｃｕ：最
大０．０５、Ｖ：最大ｏ、ｏｉ、へｌ；最大０．０２、
Ｃｏ：最大０．０３、Ｓｂ：最大ｏ、ｏｏｉ、へＳ、：
最大０．０１２゜これらの鋼のために得られる最小の機
械的特性は次の通りである。

２０℃で：機械的強度５５０ＭＰａ弾性限界３８５ＭＰａ伸び８％２０％３３０℃で：弾性限界３１０ＭＰａ　。

これらの鋼は、石油化学工業のために意図された構成要
素の製造に伝統的に用いられているが、少なくとも３０
０　ｘｍまでの厚さであれば電子ビームによっ°ζ溶接
できることが分かった。２００ＫＨの定格電力を有する
電子ビーム溶接ガンを用いて単一パスで作られた溶接部
は、すぐれた冶金特性を示した。

本発明による容器を形成する種々の胴と球形キャンプは
、２００　ｍｍ乃至３００鰭の厚さを有する。

構成要素２ａ、２ｂ、６．７．８．９．１０および３ａ
、３ｂは、容器の単位構成要素を製造するために、従来
技術の周知の鋳物工場や鍛造方法を用いて加工されかつ
行形される。

これらの単位構成要素の組立は、予め組み立てられた底
部２を組立体１３に溶接することにより容器の下部半組
立体１８を形成し、且つフランジ９を胴８の上に溶接す
ることにより形成された管担持胴１４の上に管１０を溶
接する゛ことにより上部半組立体１９を形成するように
、従来技術Ｇごよる技術通りに実施される。

容器２０の最後の組立体（第４図）は、下部半組立体１
８と上部半組立体１９の端と端を接して溶接することに
より作られる。

種々の溶接部は、端部が一致す°るように配置された接
合すべき構成要素の端部に電子ビームにより単一パスで
作られる。

自動サブマージドアーク溶接の従来技術と比較して、使
用される熱エネルギー量は非常に小さく、且つ２つの構
成要素の接合個所で材料の容積が減少した状態で作られ
る。

従って、容器を形成す構成要素の熱変態と歪みが減少す
る。電子ビーム溶接により、放射抵抗がベースの金属の
放射抵抗と同一である、溶加材のない継目を得ることが
できる。

さらに、電子ビーム溶接を単一パスで実施することによ
り、容器の組立時間が相当短縮される。

第５図、第６図及び第７図は、原子炉容器を構成する単
位構成要素の電子ビーム溶接を行、なうことができる設
備を示す。

この設備は、大型の包囲体３０からなり、この包囲体か
ら、１０−５ｍｍＨｇ程度の強い真空を発生させるポン
プ系を用いて大気を抜くことができる。

直径が４．５０ｍの範囲にある加圧水型原子炉容器の組
立の場合には、平行六面体の形状の包囲体を用意したが
、その内側寸法は次の通りである。

長さ：８．５０ｍ、幅ニア、５ｍおよび高さ：　１２．
５０ｍ０このような包囲体の容積は８００ｎ？である。

２００Ｋｗの定格電力を有する電子銃３１が、ビーム３
３の長さ方向に沿って移動できるように取りつけられた
キャリッジ３２に固着され、ビーム３３自体は、はぼ包
囲体３０の全高さにわたって延びている二つの垂直な支
柱の上を垂直方向に移動できるように取りつけられてい
る。これにより、横方向に６ｍ程度、垂直方向に９ｍ程
度の移動範囲を有する電子銃が得られる。

第５図と第７図で分かるように、銃３１は、水平な軸線
を中心として９０″の範囲にわたってキャリッジ３２の
上を回転運動できるように、且つ包囲体に対して横方向
におよび垂直軸線を中心として移動できるように取りつ
けられている。

電子ビーム溶接設備は、また５ｍ程度の直径を有する回
転型プラットホーム３７が取りつけられたキャリッジ３
６を有する。キャリッジ３６は、包囲体３０の内部を移
動できるよ・うに取りつけられており、包囲体３０の長
さ方向に３．３０　ｍの程度の範囲にわたって移動でき
る。

第５図、第６図及び第７図に示されたような設備により
、原子炉容器組立体の全ての溶接部を作ることができる
。

胴を一緒に組立てるために或は胴と球形キャップを組み
立てるための溶接部を作るために、組み立てるべき構成
要素をプラットホーム３７に固定し、そして溶接継目を
作るために電子銃３１を所望高さに水平位置に配置する
。構成要素を回転型プラットホーム３７の垂直軸線を中
心として回転させ、溶接すべき継目の厚さに応じて、１
０乃至４０ｃｍ／分の速度で溶接継目を電子ビームによ
り単一バスで作る。

２．２５％のクロムと１％のモリブデンを含む鋼で作ら
れた構成要素に、３００龍まで変化する厚さとすぐれた
冶金特性を有する溶接継目を作ることができる。

管１０はまた、第５図、第６図及び第７図の設備を用い
て管担痔胴８に電子ビームにより溶接することにより固
着することができる。この操作は、この出願と同日にフ
ラマトム（ＦＲＡＭＡＴＯＭＥ）カンパニーにより出願
された特許出願に記載の方法により行なうことができる
。この方法は、特に、管の各々と截頭円錐形の胴との間
の連結面を特徴とする。

構成要素を作るために用いられる鋼は、放射感度が比較
的低い本質的な利点を有する。照射されない状態で、こ
のクロム−モリブデン鋼の延性水平域の初期温度は一２
０℃以下にある。この温度は、原子炉炉心付近の作動条
件の下で四十年の照射後０−１０℃近くのレベルに上昇
する。この条件は、原子炉容器の最大寿命に相当する。

その結果、本発明の方法により作られたクロム−モリブ
デン鋼の構成要素は、延性水平域より下にのみ現われう
る不安定なりランク伝播によるへき開破環を受けない。

容器の漏れを起こしうるクラック伝播のどんな危険も避
けられる。

さらに、使用される鋼の炭素含量が低いので、一般に単
一層のステンレス被覆が容器の内壁に必要である。この
利益は、鋼の炭素含量の限界が低ければ低いほど、相応
していっそう著しい。

本発明は、記載された実施例に限定されない。

本方法の唯一の制限は、電子ビームにより単一パスで溶
接できる壁厚に関する。

この制限に留意して、本発明を原子炉用容器の製造に適
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は加圧水型原子炉の容器の軸線方向断面図、第２
図、第３図及び第４図は容器を形成する種々の単位構成
要素およびこれらを組み立てる方法を示す分解配列図、
第５図と第６図は原子炉容器を電子ビームにより溶接す
るための設備を２つの垂直な方向より見た図、第７図は
第５図及び第６図に示した設備の平面図である。２ａ、２ｂ、６．７．８．９．１０．３ａ１３ｂ・・・
単位構成要素、２・・・半球形底部、３・・・容器閉鎖
頭部、８・・・管担持胴、９・・・フランジ、１３・・
・心胴、１４・・・管担持胴、１８・・・下部半組立体
、１９・・・上部半組立体。ＦＩＧ、４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）全体が回転対称な形状の少なくとも２つの単位構
成要素を形成し、これらの単位構成要素を、全厚さにわ
たって溶接して構成要素を作ることにより組み立てるこ
とにある、例えば１００ｍｍより厚い厚さの回転対称な
胴を有する軽水型原子炉容器の製造方法において、壁厚
が１００ｍｍよりも大きな単位構成要素（２ａ、２ｂ、
６、７、８、９、１０、３ａ、３ｂ）を、２〜２．５０
％のクロム、０．９〜１．１％のモリブデンおよび０．
１５％より少ない炭素を含む鋼で作り、単位構成要素の
全厚さにわたって、溶加材なしで単一パスで電子ビーム
により溶接することにより単位構成要素の組立を実施す
ることを特徴とする方法。
（２）鋼が次の組成、すなわちＣ：０．１１〜０．１５％、Ｍｎ：０．３０〜０．６０
％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｃｒ：２〜２．５％
、Ｍｏ：０．９〜１．１％、Ｎｉ：最大０．３０％、Ｐ
：最大０．００５％、Ｓ：最大０．００５％、Ｃｕ：最
大０．０５％、Ｖ：最大０．０１％、Ａｌ：最大０．０
２％、Ｃｏ：最大０．０３％、Ｓｂ：最大０．００１％
、Ａｓ：最大０．０１２％を有することを特徴とする、
請求項（１）に記載の製造方法。
（３）単位構成要素（２ｂ、６、７、８）が２００ｍｍ
乃至３００ｍｍの壁厚を有することを特徴とする、請求
項（１）または（２）に記載の製造方法。
（４）構成要素が、半球形底部（２）と、心胴（１３）
と、管担持胴（８）とからなる加圧水型原子炉容器であ
る場合に、半球形底部（２）を、電子ビームにより溶接
することにより心胴（１３）に連結し、作られた半組立
体または容器の下部半組立体（１８）を、容器閉鎖頭部
（３）を支持するためのフランジ（９）に一体に固定さ
れた管担持胴（１４）からなる上部半組立体（１９）に
、また電子ビームにより溶接することにより連結するこ
とを特徴とする、請求項（１）に記載の製造方法。
（５）半球形状の鉢形にくぼんだ底部により閉じられる
円筒本体を有する加圧水型原子炉容器において、容器が
、実質的に２〜２．５０％のクロム、０．９〜１．１％
のモリブデンおよび０．１５％より少ない炭素を含む鋼
で作られた、壁厚が１００ｍｍよりも大きな単位構成要
素からなり、これらの単位構成要素は回転対称であり、
且つそれらの全厚さにわたって、単一パスで電子ビーム
により溶接することにより組立てられることを特徴とす
る加圧水型原子炉容器。
（６）容器本体を形成するために電子ビームにより溶接
することにより端と端を合わせて一緒に連結される半球
形底部（２）と、円筒状銅（１３）と、管担持胴（１４
）とからなり、且つ半球形閉鎖頭部（３）を有すること
を特徴とする、請求項（５）に記載の加圧水型原子炉容
器。