JPH04210883A - レーザ照射装置 - Google Patents
レーザ照射装置Info
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- JPH04210883A JPH04210883A JP2403135A JP40313590A JPH04210883A JP H04210883 A JPH04210883 A JP H04210883A JP 2403135 A JP2403135 A JP 2403135A JP 40313590 A JP40313590 A JP 40313590A JP H04210883 A JPH04210883 A JP H04210883A
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
[00011
〔発明の目的〕
[0002]
【産業上の利用分野】本発明は、原子燃料再処理プラン
ト等の接合部材の耐食性を改善するためのレーザ照射装
置に関する。 [0003]
ト等の接合部材の耐食性を改善するためのレーザ照射装
置に関する。 [0003]
【従来の技術】使用済原子燃料の再処理プラントでは、
原子燃料として再利用が可能なウランおよびプルトニウ
ムが使用済原子燃料から回収され精製が行なわれる。現
在量も一般的な再処理方法は、ビーレックス法と呼ばれ
る湿式法であり、この湿式法の主要工程の概要は以下の
通りである。 [0004]まず使用済燃料が剪断され、酸化性の強い
硝酸によって剪断燃料の溶解が行なわれる。この溶解液
中には、酸化性の強い核分裂生成物や腐食生成物が溶解
しているため、腐蝕性の強い溶解液になされる。また使
用済燃料には白金族系の硝酸に溶解しない成分が含まれ
ているので、これら不溶解残渣からなるスラッジが上記
溶解液に含有される。これらのスラッジは清澄工程によ
って除去され、その後ウランおよびプルトニウムが抽出
される。抽出されたウランおよびプルトニウムは、互い
に分離されて精製が行なわれる。 [0005]ここで上述したように使用済燃料の溶解液
には腐食性の強い不溶解残渣からなるスラッジが堆積さ
れるため、この溶解液を取り扱う機器や配管部材には、
スラッジの堆積に伴う隙間耐食が生じやすい。そこで従
来から、スラッジに接触する部材としては、炭素や燐等
の不純物濃度が低減され耐粒界腐食性が高められたオー
ステナイト系ステンレス鋼が使用されており、さらにこ
れにMoを添加して隙間耐食性を高めることも行なわれ
ている。オーステナイト系ステンレス鋼の例としては5
US316や5US316L等がある。 [0006]ところが上述のようにオーステナイト系ス
テンレス鋼にMoを添加した場合には、硝酸溶液に対す
る耐食性が若干低下することが知られている。このため
特に溶接部の耐食性を高めておく必要から、高密度熱源
であるCO2レーザやYAGレーザを用いて溶接部にレ
ーザビームを照射することが従来から行なわれている。 レーザビームの照射によって、溶接時に生成された樹脂
状のデンドライト組織が消失され、MoおよびCfの偏
析部が除去されることにより溶接部の耐食性が改善され
るものである。 [0007]例えば図7に示されているように、配管1
と配管2との継目溶接部3にレーザ照射する場合には、
まず配管内に例えばYAGレーザ照射装置のケース4を
挿入し、このケース4内のファイバー5から一対のレン
ズ6.6を通して発せられるレーザビーム7を、ミラー
8で反射させて上記溶接部3に照射させるようにしてい
る。また図8に示されているCO2レーザを熱源とする
装置の場合もほぼ同様であり、配管1と配管2との継目
溶接部3に対して、レンズ6を通したレーザビーム7を
ミラー8で反射させ照射させるようになっている。 [0008]
原子燃料として再利用が可能なウランおよびプルトニウ
ムが使用済原子燃料から回収され精製が行なわれる。現
在量も一般的な再処理方法は、ビーレックス法と呼ばれ
る湿式法であり、この湿式法の主要工程の概要は以下の
通りである。 [0004]まず使用済燃料が剪断され、酸化性の強い
硝酸によって剪断燃料の溶解が行なわれる。この溶解液
中には、酸化性の強い核分裂生成物や腐食生成物が溶解
しているため、腐蝕性の強い溶解液になされる。また使
用済燃料には白金族系の硝酸に溶解しない成分が含まれ
ているので、これら不溶解残渣からなるスラッジが上記
溶解液に含有される。これらのスラッジは清澄工程によ
って除去され、その後ウランおよびプルトニウムが抽出
される。抽出されたウランおよびプルトニウムは、互い
に分離されて精製が行なわれる。 [0005]ここで上述したように使用済燃料の溶解液
には腐食性の強い不溶解残渣からなるスラッジが堆積さ
れるため、この溶解液を取り扱う機器や配管部材には、
スラッジの堆積に伴う隙間耐食が生じやすい。そこで従
来から、スラッジに接触する部材としては、炭素や燐等
の不純物濃度が低減され耐粒界腐食性が高められたオー
ステナイト系ステンレス鋼が使用されており、さらにこ
れにMoを添加して隙間耐食性を高めることも行なわれ
ている。オーステナイト系ステンレス鋼の例としては5
US316や5US316L等がある。 [0006]ところが上述のようにオーステナイト系ス
テンレス鋼にMoを添加した場合には、硝酸溶液に対す
る耐食性が若干低下することが知られている。このため
特に溶接部の耐食性を高めておく必要から、高密度熱源
であるCO2レーザやYAGレーザを用いて溶接部にレ
ーザビームを照射することが従来から行なわれている。 レーザビームの照射によって、溶接時に生成された樹脂
状のデンドライト組織が消失され、MoおよびCfの偏
析部が除去されることにより溶接部の耐食性が改善され
るものである。 [0007]例えば図7に示されているように、配管1
と配管2との継目溶接部3にレーザ照射する場合には、
まず配管内に例えばYAGレーザ照射装置のケース4を
挿入し、このケース4内のファイバー5から一対のレン
ズ6.6を通して発せられるレーザビーム7を、ミラー
8で反射させて上記溶接部3に照射させるようにしてい
る。また図8に示されているCO2レーザを熱源とする
装置の場合もほぼ同様であり、配管1と配管2との継目
溶接部3に対して、レンズ6を通したレーザビーム7を
ミラー8で反射させ照射させるようになっている。 [0008]
[0011]
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ照射
装置は、上述した課題を解決するために、原子燃料再処
理プラント等に用いられる構造部材の耐食性を改善すべ
く溶接部にレーザビームを照射するレーザ照射装置にお
いて、上記溶接部に照射するレーザ光を線状ビームとす
る凹面鏡およびシリンドリカルミラーを組み合せた走査
光学系を備えたものである。 [0012]
装置は、上述した課題を解決するために、原子燃料再処
理プラント等に用いられる構造部材の耐食性を改善すべ
く溶接部にレーザビームを照射するレーザ照射装置にお
いて、上記溶接部に照射するレーザ光を線状ビームとす
る凹面鏡およびシリンドリカルミラーを組み合せた走査
光学系を備えたものである。 [0012]
【作用】このようなレーザ照射装置によれば、照射レー
ザ光が凹面鏡およびシリンドリカルミラーにより線状に
絞られるために、レーザ出力が実質的に上げられるとと
もに照射幅が幅広になり、−照射当りの溶接面積が増大
するので溶接部表面が短時間に溶融・固化される。 [0013]
ザ光が凹面鏡およびシリンドリカルミラーにより線状に
絞られるために、レーザ出力が実質的に上げられるとと
もに照射幅が幅広になり、−照射当りの溶接面積が増大
するので溶接部表面が短時間に溶融・固化される。 [0013]
【実施例】以下、本発明に係るレーザ照射装置の一実施
例を図面に基づいて詳細に説明する。 [0014]図1は、レーザ照射装置の第1実施例を示
すものであり、この実施例では被溶接部材11.11同
士がTIG溶接によって形成される溶接部12により一
体成型される。この溶接部12は、TIG溶接に代えて
電子ビーム溶接等の他のプロセスにより形成することも
可能である。 [0015]被溶接部材11としては、例えば板厚10
mmのMoを添加したオーステナイト系ステンレス鋼、
具体的には5US316Lが用いられており、溶接部1
2は、溶接電流が100Aないし150Aに設定された
TIG溶接にてV字形開先部に数パスで形成されている
。 被溶接部材11は使用済原子燃料再処理プラントや種々
のプラントに用いられる構造部材である。 [0016]溶接部12にレーザビームを発するレーザ
照射装置には、コヒーレントな横断面円形状のレーザ光
を発振させるレーザ発振器13が設けられている。この
レーザ発振器13の出射側には、一定の距離をおいて平
面(反射)ミラー14が配置されている。この平面ミラ
ー14によりほぼ直角に反射され偏向されたレーザ光は
、凹面鏡15およびシリンドリカルミラー16からなる
走査光学系17により走査される。これらの凹面鏡15
およびシリンドリカルミラー16によるレーザ光の走査
によって、円形スポット状のレーザ光が、線状ビームに
変換される。変換後の線状レーザ光の大きさおよび形状
は、凹面鏡15とシリンドリカルミラー16における曲
率、ミラー間距離L+ および溶接部12との距離L2
によって決まる。 [0017]シリンドリカルミラー16は、図2に示さ
れているように、曲率R1のミラー面を有しているとと
もに、凹面鏡15は、図3に示されているように曲率R
2のミラー面16aを有しており、具体的には、シリン
ドリカルミラー16の曲率R1は2〜4mに設定される
。一方、凹面鏡15の曲率R2は例えば6〜10mに設
定される。また上述したミラー間距離L+ は1〜2m
に設定される一方、溶接部12との距離L2 は1〜3
mに設定されている。これにより本実施例では、101
0mmX2の線状ビームが得られている。 [0018]さらにレーザ光の照射条件としては、例え
ばレーザ出カニIKW、照射ビームの移動速度: 50
0〜2500mm/min 、ビーム径: 10mmX
2mmに設定される。なお溶接部の酸化防止のために
シールドガスを送給しているが、図では省略している。 [0019]このようなレーザ照射装置においては、図
1に示されるように、溶接部12に照射されるレーザ光
が、矢印A方向に移動されることによって図4に示され
ているような耐食性処理層が形成される。この耐食性処
理層は、無処理母材21に対して、溶融凝固層(母材溶
融凝固層22、溶接部溶融凝固層23)および溶体化層
(母材溶体化層24、溶接部液体化層25)を形成して
なるものである。なお図4中の符号26は、無処理溶接
部を示している。本実施例における上述した条件では、
溶接部の耐用期間から0.5化以上の処理深さとするこ
とが要求される。 [00201図5に示されているように本実施例によれ
ば、従来のレーザ照射装置に比較して10倍以上の処理
能力が得られた。また同一照射面積においても、従来の
レーザ照射装置より短い時間内で溶融凝固および溶体化
が可能であり、その分のレーザ出力を低減することがで
きた。 [00211このレーザ照射装置により、6Nの沸騰硝
酸溶液中にてレーザ照射を行ない、従来のレーザ照射装
置と比較すべく試料の浸漬試験を行なった。溶接部を含
む試験片の切り出し、試料表面および溶接面に垂直な切
断面の双方について1000時間の浸漬試験を行ない、
それぞれの面における粒界侵食深さを測定したところ、
以下のような結果を得た。 [0022]まず従来のレーザ照射装置による場合には
、改善層の厚さすなわち溶融凝固層と溶体化層との層厚
0.5ないし0.8μmに対する溶接部表面の最大侵食
深さが40μmであったが、上記実施例のレーザ照射装
置による場合には、改善層の厚さすなわち溶融凝固層と
溶体化層との層厚05ないし0. 8μmに対する溶接
部表面の最大侵食深さが20μmであった。このように
ほぼ同等の改善層厚に対して、侵食深さは従来の半分程
度に低減された。 [0023]図6には、鍛造材31の斜線表示部分32
.33.34にレーザ光を照射する場合が表わされてい
る。硝酸溶液中のオーステナイト系ステンレス鋼には、
溶接部だけでなく鍛造部において鍛造方向に垂直な面に
トンネル腐食が起り易く、装置寿命が短くなることが知
られている。すなわち鍛造材は、インゴット製造時にあ
った偏析が鍛造方向に延ばされて長い偏析部になされ、
特に硝酸溶液中では、図6に表わされた斜線表示部が選
択的に腐食され易い、そこで本発明による線状のレーザ
ビームを照射して耐食性の大きい処理層を形成しておけ
ば、長い偏析部が硝酸溶液に接触されないようにするこ
とができる。したがって本実施例によれば、ステンレス
鍛造材によって構築された再処理プラントにおける装置
寿命を大幅に向上させることができる。 [0024]
例を図面に基づいて詳細に説明する。 [0014]図1は、レーザ照射装置の第1実施例を示
すものであり、この実施例では被溶接部材11.11同
士がTIG溶接によって形成される溶接部12により一
体成型される。この溶接部12は、TIG溶接に代えて
電子ビーム溶接等の他のプロセスにより形成することも
可能である。 [0015]被溶接部材11としては、例えば板厚10
mmのMoを添加したオーステナイト系ステンレス鋼、
具体的には5US316Lが用いられており、溶接部1
2は、溶接電流が100Aないし150Aに設定された
TIG溶接にてV字形開先部に数パスで形成されている
。 被溶接部材11は使用済原子燃料再処理プラントや種々
のプラントに用いられる構造部材である。 [0016]溶接部12にレーザビームを発するレーザ
照射装置には、コヒーレントな横断面円形状のレーザ光
を発振させるレーザ発振器13が設けられている。この
レーザ発振器13の出射側には、一定の距離をおいて平
面(反射)ミラー14が配置されている。この平面ミラ
ー14によりほぼ直角に反射され偏向されたレーザ光は
、凹面鏡15およびシリンドリカルミラー16からなる
走査光学系17により走査される。これらの凹面鏡15
およびシリンドリカルミラー16によるレーザ光の走査
によって、円形スポット状のレーザ光が、線状ビームに
変換される。変換後の線状レーザ光の大きさおよび形状
は、凹面鏡15とシリンドリカルミラー16における曲
率、ミラー間距離L+ および溶接部12との距離L2
によって決まる。 [0017]シリンドリカルミラー16は、図2に示さ
れているように、曲率R1のミラー面を有しているとと
もに、凹面鏡15は、図3に示されているように曲率R
2のミラー面16aを有しており、具体的には、シリン
ドリカルミラー16の曲率R1は2〜4mに設定される
。一方、凹面鏡15の曲率R2は例えば6〜10mに設
定される。また上述したミラー間距離L+ は1〜2m
に設定される一方、溶接部12との距離L2 は1〜3
mに設定されている。これにより本実施例では、101
0mmX2の線状ビームが得られている。 [0018]さらにレーザ光の照射条件としては、例え
ばレーザ出カニIKW、照射ビームの移動速度: 50
0〜2500mm/min 、ビーム径: 10mmX
2mmに設定される。なお溶接部の酸化防止のために
シールドガスを送給しているが、図では省略している。 [0019]このようなレーザ照射装置においては、図
1に示されるように、溶接部12に照射されるレーザ光
が、矢印A方向に移動されることによって図4に示され
ているような耐食性処理層が形成される。この耐食性処
理層は、無処理母材21に対して、溶融凝固層(母材溶
融凝固層22、溶接部溶融凝固層23)および溶体化層
(母材溶体化層24、溶接部液体化層25)を形成して
なるものである。なお図4中の符号26は、無処理溶接
部を示している。本実施例における上述した条件では、
溶接部の耐用期間から0.5化以上の処理深さとするこ
とが要求される。 [00201図5に示されているように本実施例によれ
ば、従来のレーザ照射装置に比較して10倍以上の処理
能力が得られた。また同一照射面積においても、従来の
レーザ照射装置より短い時間内で溶融凝固および溶体化
が可能であり、その分のレーザ出力を低減することがで
きた。 [00211このレーザ照射装置により、6Nの沸騰硝
酸溶液中にてレーザ照射を行ない、従来のレーザ照射装
置と比較すべく試料の浸漬試験を行なった。溶接部を含
む試験片の切り出し、試料表面および溶接面に垂直な切
断面の双方について1000時間の浸漬試験を行ない、
それぞれの面における粒界侵食深さを測定したところ、
以下のような結果を得た。 [0022]まず従来のレーザ照射装置による場合には
、改善層の厚さすなわち溶融凝固層と溶体化層との層厚
0.5ないし0.8μmに対する溶接部表面の最大侵食
深さが40μmであったが、上記実施例のレーザ照射装
置による場合には、改善層の厚さすなわち溶融凝固層と
溶体化層との層厚05ないし0. 8μmに対する溶接
部表面の最大侵食深さが20μmであった。このように
ほぼ同等の改善層厚に対して、侵食深さは従来の半分程
度に低減された。 [0023]図6には、鍛造材31の斜線表示部分32
.33.34にレーザ光を照射する場合が表わされてい
る。硝酸溶液中のオーステナイト系ステンレス鋼には、
溶接部だけでなく鍛造部において鍛造方向に垂直な面に
トンネル腐食が起り易く、装置寿命が短くなることが知
られている。すなわち鍛造材は、インゴット製造時にあ
った偏析が鍛造方向に延ばされて長い偏析部になされ、
特に硝酸溶液中では、図6に表わされた斜線表示部が選
択的に腐食され易い、そこで本発明による線状のレーザ
ビームを照射して耐食性の大きい処理層を形成しておけ
ば、長い偏析部が硝酸溶液に接触されないようにするこ
とができる。したがって本実施例によれば、ステンレス
鍛造材によって構築された再処理プラントにおける装置
寿命を大幅に向上させることができる。 [0024]
【発明の効果】以上述べたように本発明に係るレーザ照
射装置によれば、簡易な構造でかつ大出力のレーザ照射
装置を得ることができ、使用済燃料の溶解液に対して対
象量腐蝕性が高く、かつ溶接部も母材と同程度の耐硝酸
溶液性を有する使用済原子燃料の再処理プラント等の構
造物を効率的に得ることができる。
射装置によれば、簡易な構造でかつ大出力のレーザ照射
装置を得ることができ、使用済燃料の溶解液に対して対
象量腐蝕性が高く、かつ溶接部も母材と同程度の耐硝酸
溶液性を有する使用済原子燃料の再処理プラント等の構
造物を効率的に得ることができる。
【図1】本発明に係るレーザ照射装置の一実施例を示す
原理的な説明図。
原理的な説明図。
【図2】図1に表わされたレーザ照射装置に用いられて
いるシリンドリカルミラーを示す側面図。
いるシリンドリカルミラーを示す側面図。
【図3】図1に表わされたレーザ照射装置に用いられて
いる凹面ミラーを示す側面図。
いる凹面ミラーを示す側面図。
【図4】レーザービーム照射後の溶接部を拡大して表わ
した断面図。
した断面図。
【図5】図1に表わされたレーザ照射装置を用いた場合
と従来のレーザ照射装置による場合のそれぞれにおける
処理能力を表わした線図。
と従来のレーザ照射装置による場合のそれぞれにおける
処理能力を表わした線図。
【図6】レーザ照射部分の他の実施例を表わした平面図
。
。
【図7】従来のレーザ照射装置の一例を表わした縦断面
図。
図。
【図8】従来のレーザ照射装置の他の例を表わした縦断
面図。
面図。
11 被溶接部材
12 溶接部
13 レーザ発振器
14 平面ミラー
15 凹面鏡
16 シリンドリ力ルミラー
Claims (1)
- 【請求項1】原子燃料再処理プラント等に用いられる構
造部材の耐食性を改善すべく溶接部にレーザビームを照
射するレーザ照射装置において、上記溶接部に照射する
レーザ光を線状ビームとする凹面鏡およびシリンドリカ
ルミラーを組み合せた走査光学系を備えたことを特徴と
するレーザ照射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2403135A JPH04210883A (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | レーザ照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2403135A JPH04210883A (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | レーザ照射装置 |
Publications (1)
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JPH04210883A true JPH04210883A (ja) | 1992-07-31 |
Family
ID=18512894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2403135A Pending JPH04210883A (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | レーザ照射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH04210883A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5449879A (en) * | 1993-10-07 | 1995-09-12 | Laser Machining, Inc. | Laser beam delivery system for heat treating work surfaces |
JP2009082927A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | レーザ加工装置 |
US7693696B2 (en) | 2005-06-10 | 2010-04-06 | Chrysler Group Llc | System and methodology for zero-gap welding |
US8198565B2 (en) | 2007-04-11 | 2012-06-12 | Chrysler Group Llc | Laser-welding apparatus and method |
US8803029B2 (en) | 2006-08-03 | 2014-08-12 | Chrysler Group Llc | Dual beam laser welding head |
CN112692432A (zh) * | 2019-10-23 | 2021-04-23 | 株式会社电装 | 接合结构 |
-
1990
- 1990-12-18 JP JP2403135A patent/JPH04210883A/ja active Pending
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CN112692432A (zh) * | 2019-10-23 | 2021-04-23 | 株式会社电装 | 接合结构 |
JP2021065904A (ja) * | 2019-10-23 | 2021-04-30 | 株式会社デンソー | 接合構造体 |
US11897053B2 (en) | 2019-10-23 | 2024-02-13 | Denso Corporation | Joining structure |
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