JP3525534B2 - Method and apparatus for repairing a structure in a reducing liquid - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液体を入れた構造材を溶
接等で補修する方法及びその装置に係り、特に、液体ナ
トリウムを入れた高速増殖炉の炉容器内壁などを補修す
るのに好適な補修方法及びその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for repairing a structural material containing liquid by welding or the like, and is particularly suitable for repairing an inner wall of a reactor vessel of a fast breeder reactor containing liquid sodium. Repair method and apparatus therefor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】高速増殖炉では、原子炉から発生するエ
ネルギーを伝達する媒体として、液体ナトリウムを用い
ている。ナトリウムは、熱伝達性が良好なこと、沸点が
高く原子炉の運転温度では常圧で液体を保持できるこ
と、核的に中性子の吸収が小さいことなどの特徴を上げ
ることができる。2. Description of the Related Art A fast breeder reactor uses liquid sodium as a medium for transmitting energy generated from a nuclear reactor. Sodium has the advantages that it has a good heat transfer property, has a high boiling point, can retain a liquid at atmospheric pressure at the operating temperature of a nuclear reactor, and has a small nuclear absorption of neutrons.

【０００３】一方、ナトリウムは化学的に活性で、かつ
還元性物質として作用するため、材料表面では種々の反
応がおこり、その結果、材料特性にも影響を与える。ナ
トリウム中で材料に起こる現象は、腐食，質量移行，摩
耗・自己融着などがあり、その結果、クリープや疲労等
の材料強度に変化を及ぼす。上記のナトリウム中の腐食
の形態は全面腐食であり、材料の腐食量はナトリウム中
の不純物，温度などに依存するが、最も大きな要素はナ
トリウム中の酸素や炭素である。質量移行現象は、材料
中の成分元素がナトリウム中に溶出したり、逆にナトリ
ウム中に溶解している元素が材料中へ拡散浸入する現象
である。摩耗・自己融着現象は、ナトリウムによって材
料表面の酸化皮膜が除去される結果、材料の母材自体が
接触し加速される。上記のナトリウム中の現象が、引張
強度，クリープ強度，疲労強度等の材料強度に変化を及
ぼす。On the other hand, since sodium is chemically active and acts as a reducing substance, various reactions occur on the surface of the material, and as a result, the material properties are also affected. Phenomena that occur in materials in sodium include corrosion, mass transfer, wear and self-fusion, and as a result, the material strength such as creep and fatigue changes. The form of corrosion in sodium is general corrosion, and the amount of corrosion of the material depends on impurities in sodium, temperature, etc., but the largest factor is oxygen or carbon in sodium. The mass transfer phenomenon is a phenomenon in which a component element in a material is eluted into sodium, or conversely, an element dissolved in sodium is diffused and penetrated into the material. The wear / self-fusion phenomenon is accelerated by the fact that the base material of the material itself comes into contact as a result of the removal of the oxide film on the material surface by sodium. The above phenomenon in sodium changes the material strength such as tensile strength, creep strength, and fatigue strength.

【０００４】高速増殖炉は最高温度が500℃以上の高温
で運転されるため、プラントの安全性・信頼性を確保す
るには、材料の高温強度特性を把握して構造物を設計す
る必要がある。材料強度特性は、上記したように主に引
張強度特性、クリープ強度特性、疲労強度特性等に分類
でき、構造物を設計する際には、これらの基本的な材料
強度特性データを取得し、強度を満足するように形状・
寸法等が決定される。Since the fast breeder reactor is operated at a high temperature of 500 ° C. or higher, it is necessary to grasp the high temperature strength characteristics of the material and design the structure in order to secure the safety and reliability of the plant. is there. As described above, the material strength characteristics can be mainly classified into tensile strength characteristics, creep strength characteristics, fatigue strength characteristics, etc.When designing a structure, these basic material strength characteristics data are acquired to determine the strength. Shape to satisfy
Dimensions etc. are determined.

【０００５】これらの材料強度のうち、最も重要なもの
が疲労強度である。高速増殖炉の構造物には、プラント
寿命期間中の起動・停止に伴って発生する熱膨張や、定
常運転時に生じる流力振動や熱衝撃などにより繰り返し
荷重、いわゆる疲労荷重が加わる。特に高速増殖炉は高
温で運転するため、設計に際しては熱衝撃対策が課題と
なりやすい。Of these material strengths, the most important one is fatigue strength. Repeated loads, so-called fatigue loads, are applied to the structure of the fast breeder reactor due to thermal expansion that occurs during start-up and shutdown during the life of the plant, and hydrodynamic vibration and thermal shock that occur during steady operation. In particular, since fast breeder reactors operate at high temperatures, measures against thermal shock tend to be an issue when designing.

【０００６】熱衝撃現象が発生する部位の一例として炉
容器がある。原子炉をスクラムするような過渡運転時
に、炉心より流出するナトリウムが高温から低温に変化
するのに伴ってナトリウムの密度変化が生じる。これに
より、ホットプレナムの上部に密度の低い高温ナトリウ
ムが停留するいわゆる温度成層化現象が生じる。このと
き発生する高温及び低温ナトリウムの両層の界面におい
て、サーマルストライピングが生じる。ホットプレナム
内においてサーマルストライピングが生じると、炉容器
や炉心上部機構などに温度変動が加わり、それに伴う熱
疲労が発生する。A furnace vessel is an example of a site where the thermal shock phenomenon occurs. During transient operation such as scramming a nuclear reactor, the density of sodium changes as the sodium flowing out from the core changes from a high temperature to a low temperature. This causes a so-called thermal stratification phenomenon in which high-density low-density sodium stays in the upper part of the hot plenum. Thermal striping occurs at the interface between the high temperature and low temperature sodium layers generated at this time. When thermal striping occurs in the hot plenum, temperature fluctuations are added to the reactor vessel and the upper core mechanism, which causes thermal fatigue.

【０００７】さらに、熱衝撃現象が発生する部位の一例
として炉上部機構があり、ここでは炉心より流出する低
温と高温のナトリウムが混合する。炉心内の制御棒集合
体又はブランケット燃料集合体のような発熱量が小さい
集合体から流出する冷却材は、燃料集合体から流出する
冷却材に比べ低温となる。制御棒集合体は中性子の強い
吸収体であり、核的な反応度の調整、炉停止などの機能
を持っている。高速増殖炉では消費したプルトニウムよ
り多くのプルトニウムを生産する目的でブランケット燃
料集合体を炉内に装荷している。ブランケット燃料集合
体は減損ウランを使用しているため、プルトニウムの生
成が少ない使用の初期においては入口ノズルからハンド
リングヘッドにいたる間の温度上昇は小さく、入口ノズ
ルにおける温度と近い温度でハンドリングヘッドからブ
ランケット燃料集合体の上方へ流出する。Further, there is a reactor upper part mechanism as an example of a portion where the thermal shock phenomenon occurs, in which low temperature and high temperature sodium flowing out from the core are mixed. The coolant flowing out of the control rod assembly or the blanket fuel assembly in the core that generates a small amount of heat has a lower temperature than the coolant flowing out of the fuel assembly. The control rod assembly is a strong neutron absorber, and has functions such as nuclear reactivity adjustment and reactor shutdown. In the fast breeder reactor, blanket fuel assemblies are loaded in the reactor in order to produce more plutonium than it has consumed. Since the blanket fuel assembly uses depleted uranium, the temperature rise from the inlet nozzle to the handling head is small in the early stage of use when less plutonium is produced, and the temperature from the handling head to the blanket is close to the temperature at the inlet nozzle. It flows above the fuel assembly.

【０００８】炉心上部ではこれらの高温と低温の冷却材
が混合しながら炉上部構造物の方へ上昇していく。炉上
部構造物は炉心監視のための熱電対などの各種計装機構
の支持機能、および冷却材の整流機能等を有している。
熱電対は原子炉運転中の各集合体における冷却材出口温
度を計測するものである。整流装置は制御棒駆動機構用
案内管と、その周りに格子上に配置された格子板に支持
される整流筒からなるが、このような炉上部構造物の高
温と低温の冷却材にさらされる表面付近では数ヘルツ程
度の高周波の熱衝撃を受けることになり、疲労損傷が大
きくなる。高周波の熱衝撃により発生する応力は、表面
で最大となり、内部へゆくに従って応力は急激に減衰す
る。さらに高周波の熱衝撃ほど、疲労損傷は表面に限定
されてくる。また、熱衝撃では高温と低温の温度差が大
きいほど、損傷は大きい。In the upper part of the core, the high temperature and low temperature coolants are mixed and rise toward the upper structure of the reactor. The reactor upper structure has a function of supporting various instrumentation mechanisms such as thermocouples for core monitoring, and a function of rectifying coolant.
The thermocouple measures the coolant outlet temperature in each assembly during reactor operation. The rectifying device consists of a guide rod for the control rod drive mechanism and a rectifying cylinder supported by a lattice plate arranged on the lattice around the control pipe. The rectifying device is exposed to high-temperature and low-temperature coolants of the reactor superstructure. Near the surface, a high-frequency thermal shock of about several hertz is applied, and fatigue damage increases. The stress generated by the high-frequency thermal shock becomes maximum on the surface, and the stress is rapidly attenuated as it goes inward. Furthermore, the higher the thermal shock frequency, the more the fatigue damage is limited to the surface. Further, in thermal shock, the larger the temperature difference between the high temperature and the low temperature, the greater the damage.

【０００９】また、熱衝撃現象は炉容器以外の配管系で
も起こりえる。例えば主配管と分岐配管の結合部におい
て、主配管と分岐配管の冷却材が合流する場合、互いの
冷却材に温度差があれば、結合部の下流域において熱衝
撃が発生する。The thermal shock phenomenon can also occur in piping systems other than the furnace vessel. For example, when the coolants of the main pipe and the branch pipe merge at the joint between the main pipe and the branch pipe, if there is a temperature difference between the coolants, thermal shock occurs in the downstream region of the joint.

【００１０】上記のように高速増殖炉では、ナトリウム
で使用する機器・構造物に熱衝撃などの疲労荷重等が負
荷される。機器・構造物の設計ではそれらの疲労荷重等
を充分に考慮して形状・寸法等を決定している。しか
し、何らかの原因で機器・構造物に欠陥が発生した場
合、構造材料の欠陥を補修する方法として、従来は構造
物内のナトリウムをドレンしたあと構造物を分割・解体
して、材料表面のナトリウムを洗浄し、その後、補修し
ていた。As described above, in the fast breeder reactor, the fatigue load such as thermal shock is applied to the equipment / structure used in sodium. In designing equipment and structures, the shapes and dimensions are determined by fully considering their fatigue loads. However, if a defect occurs in the equipment / structure due to some cause, the conventional method for repairing the defect in the structural material is to drain sodium in the structure, then divide / disassemble the structure to remove sodium on the surface of the material. Had been cleaned and then repaired.

【００１１】しかし、ナトリウムのドレン，構造物の分
割・解体及び洗浄など補修前に必要な作業工程を組む必
要があり、さらに補修後に再組立てする必要があり、プ
ラントの再運転までに長期間を要するという問題があ
る。また、ナトリウムは化学的に活性で水と急激な反応
を起こすため、取り出した構造物を洗浄する際には、安
全面で十分な配慮を払う必要がある。特に、構造物表面
に放射性物質が付着している場合には、被爆や洗浄廃液
処理などに関しても対策する必要がある。このように、
上述した補修方法は、期間，安全性及び経済性などの観
点から好ましくない。However, it is necessary to set up necessary work steps before repair, such as sodium drain, division / disassembly and cleaning of the structure, and further it is necessary to reassemble after repair, so that it takes a long time to restart the plant. There is a problem of cost. Also, since sodium is chemically active and causes a rapid reaction with water, it is necessary to give sufficient consideration to safety when cleaning the structure taken out. In particular, when radioactive substances are attached to the surface of the structure, it is necessary to take measures against exposure to radiation and cleaning waste liquid treatment. in this way,
The above-mentioned repair method is not preferable from the viewpoints of period, safety and economical efficiency.

【００１２】そこで、ナトリウムをドレンせずに、ナト
リウムを入れたままで構造物を補修するのが好ましい
が、従来はこれを実現することはできなかった。例え
ば、図１５に示す様に、一般的な水中溶接装置を用い、
炉容器２の内側にできた欠陥１０を溶接で補修する場合
に、溶接器１の先端からシールドガスを噴射してナトリ
ウムを欠陥１０からシールドして溶接するだけでは、高
速増殖炉に適用することはできない。[0012] Therefore, it is preferable to repair the structure with sodium still contained without draining sodium, but this could not be realized conventionally. For example, as shown in FIG. 15, using a general underwater welding apparatus,
When the defect 10 formed inside the furnace vessel 2 is repaired by welding, it is possible to apply it to a fast breeder reactor simply by injecting a shielding gas from the tip of the welder 1 to shield sodium from the defect 10 and perform welding. I can't.

【００１３】尚、一般的な水中溶接装置に関連する従来
技術として、特開平３―２５８４６２号，特開昭５４―
３５８４０号，特開昭５４―３５８４１号，実開昭５８
―８５４８３号，実開昭５７―２０４８７５号，実開平
４―８０６６４号等がある。Incidentally, as a conventional technique related to a general underwater welding apparatus, there are JP-A-3-258462 and JP-A-54-54.
35840, JP-A-54-35841, Shoukai 58
-85483, SAIkai Sho 57-204875, SAIKAI HEI 4-80664, etc.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来の水中溶接技術を
高速増殖炉に適用できないのは、まず第１に、液体ナト
リウムが不透明なため、目視により作業が不可能である
という問題がある。また、溶接スラグが液体ナトリウム
中に飛散したときこれを回収しないと、増殖炉の運転に
支障を来たす虞がある。更に、従来の様にシールドガス
を噴射して溶接箇所を液体ナトリウムから隔離する必要
があるが、そのシールドガスを回収しないと、原子炉内
雰囲気中にシールドガスが混入し、各種計器がこれを検
出し、増殖炉運転時における誤検出の原因になる虞もあ
る。The reason why the conventional underwater welding technique cannot be applied to the fast breeder reactor is that, first of all, there is a problem that the work cannot be visually performed because liquid sodium is opaque. Further, if the welding slag scatters into the liquid sodium and is not collected, the operation of the breeder reactor may be hindered. Furthermore, it is necessary to inject the shield gas to isolate the welded part from the liquid sodium as in the conventional method, but if the shield gas is not recovered, the shield gas will be mixed into the atmosphere inside the reactor and various instruments will detect it. There is also a possibility that it may cause a false detection during operation of the breeder reactor.

【００１５】本発明の目的は、還元性を有する液体に接
触する構造物の液体接触側にできた欠陥を液体接触側と
反対側から補修を可能にする補修方法及びその装置を提
供することにある。An object of the present invention is to contact a liquid having a reducing property.
Defects formed on the liquid contact side of the structure to be touched are
An object of the present invention is to provide a repairing method and an apparatus thereof that enables repairing from the opposite side .

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的は、還元性を有
する液体に接触する構造物の液体接触側にできた欠陥を
補修する補修方法において、液体接触側と反対側から前
記欠陥周辺に圧縮応力を作用させて該欠陥を接合するこ
とを特徴とする還元性液中での構造物補修方法、又は、
還元性を有する液体に接触する構造物の液体接触側にで
きた欠陥を補修する補修装置において、液体接触側と反
対側から前記欠陥周辺に圧縮応力を作用させて該欠陥を
接合する圧縮応力発生手段を設けたことを特徴とする還
元性液中での構造物補修装置によって達成される。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned object has a reducing property.
The defects on the liquid contact side of the structure
In the repair method to be repaired, start from the side opposite to the liquid contact side.
The defect is bonded by applying a compressive stress around the defect.
And a method for repairing a structure in a reducing liquid, characterized by:
On the liquid contact side of the structure that contacts the reducing liquid
In the repair device that repairs the defect,
A compressive stress is applied to the periphery of the defect from the opposite side to remove the defect.
A return characterized by providing a compressive stress generating means for joining
This is achieved by the structure repair device in the original liquid .

【００１７】[0017]

【００１８】[0018]

【００１９】[0019]

【００２０】[0020]

【００２１】[0021]

【００２２】[0022]

【００２３】[0023]

【００２４】[0024]

【作用】還元性を有する液体に接触する構造物の液体接
触側にできた欠陥を補修する場合に、液体接触側と反対
側から前記欠陥周辺に圧縮応力を作用させて該欠陥を接
合する。 [Function] Liquid contact of a structure contacting a reducing liquid
Opposite to the liquid contact side when repairing defects on the touch side
From the side to apply compressive stress around the defect to connect the defect
To meet.

【００２５】[0025]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る補修装置の構
成図である。炉容器２内の液体はナトリウムである。補
修装置１は、内部に接合装置３として電気的方法で接合
する被覆アーク溶接装置を保有している。さらに補修装
置１は、接合装置３からナトリウムを隔離するためケー
シング14を保有している。補修装置１は、メンテナンス
ホール等を利用して炉容器２の上部から挿入する。補修
装置１を炉容器２のナトリウム中に挿入後、アルゴンガ
スなどの不活性なシールドガス８を補修装置１の内部か
らナトリウム中にブローするなどして、補修装置１の内
部にある接合装置３とナトリウムを隔離しながら移動さ
せる。補修装置１の先端部は炉容器２の内表面にシール
材12を密着させ、炉容器２の内表面と補修装置１のケー
シングにより空間を形成している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a repair device according to an embodiment of the present invention. The liquid in the furnace vessel 2 is sodium. The repairing device 1 has a covered arc welding device as a joining device 3 which is joined by an electric method inside. Furthermore, the repair device 1 has a casing 14 for isolating sodium from the joining device 3. The repair device 1 is inserted from the upper part of the furnace vessel 2 using a maintenance hole or the like. After inserting the repairing device 1 into the sodium of the furnace vessel 2, an inert shield gas 8 such as argon gas is blown into the sodium from the inside of the repairing device 1 to form a joining device 3 inside the repairing device 1. And move while isolating sodium. At the tip of the repair device 1, a sealing material 12 is brought into close contact with the inner surface of the furnace container 2, and a space is formed by the inner surface of the furnace container 2 and the casing of the repair device 1.

【００２６】補修装置１と炉容器２の内表面を接触させ
るとき、シールドガス８により炉容器２の内表面に付着
しているナトリウムを吹きとばし、除去する。また、補
修装置１の先端部に比較的柔らかいシール材12を取付
け、補修装置１を炉容器２の方向へ押しつけることによ
り、炉容器２の内表面と補修装置１の先端部の密着性を
保つ。ここで、ナトリウムが密着部におけるわずかな隙
間から補修装置１の内部に浸入してこないように、補修
装置１の内部からアルゴンガスなどのシールドガス８を
ブローし続ける。ブローしたアルゴンガスは、通路２０
を通って回収される。尚、アルゴンガスを溶接箇所に吹
きつけることにより、溶接箇所は冷却される。When the repair apparatus 1 and the inner surface of the furnace vessel 2 are brought into contact with each other, the shielding gas 8 blows off the sodium adhering to the inner surface of the furnace vessel 2 to remove it. Further, by attaching a relatively soft sealing material 12 to the tip of the repair apparatus 1 and pressing the repair apparatus 1 toward the furnace vessel 2, the adhesion between the inner surface of the furnace vessel 2 and the tip of the repair apparatus 1 is maintained. . Here, the shielding gas 8 such as argon gas is continuously blown from the inside of the repair device 1 so that sodium does not enter the inside of the repair device 1 through a slight gap in the contact portion. The blown argon gas passes through the passage 20.
Be collected through. It should be noted that the welding location is cooled by blowing argon gas to the welding location.

【００２７】溶接装置３の先端部には、図示しない小形
超音波センサを取り付けており、このセンサ出力によ
り、溶接箇所を探し出す。溶接装置３と溶接箇所とが対
向し位置決めされた後に、補修装置１内部の接合装置３
により、溶接箇所（欠陥部）を補修する。この例では、
補修方法として溶接方法を採用しているが、この溶接で
生じたスラグは、アルゴンガスと共に通路２０を通って
回収される。図１に示す例は、比較的小さな欠陥の場合
の補修方法であり、このときは溶接金属のみによって補
修が可能である。A small ultrasonic sensor (not shown) is attached to the tip of the welding device 3, and the welding location is found by the output of this sensor. After the welding device 3 and the welding spot are positioned to face each other, the welding device 3 inside the repair device 1 is positioned.
Repair the welded part (defective part). In this example,
Although a welding method is adopted as the repair method, the slag generated by this welding is recovered along with the argon gas through the passage 20. The example shown in FIG. 1 is a repair method in the case of a relatively small defect, and at this time, repair can be performed only with weld metal.

【００２８】図２は、補強部材４を炉容器２の内表面に
被覆アーク溶接装置を用いて取り付ける場合を示し、比
較的大きな欠陥の補修に適する。この場合、補強部材４
は補修装置１の内部から保持しておく。補修装置１をナ
トリウム中で移動する時は、上記と同様に、補修装置１
の内部からアルゴンガスなどのシールドガス８をブロー
し続ける。補修装置１と炉容器２の内表面を接触させる
とき、シールドガス８により炉容器２の内表面に付着し
ているナトリウムを吹きとばし、除去する。FIG. 2 shows a case where the reinforcing member 4 is attached to the inner surface of the furnace vessel 2 by using a covered arc welding apparatus, which is suitable for repairing relatively large defects. In this case, the reinforcing member 4
Is held from inside the repair device 1. When moving the repair device 1 in sodium, the repair device 1 is moved in the same manner as above.
The shield gas 8 such as argon gas is continuously blown from the inside. When the repair device 1 and the inner surface of the furnace vessel 2 are brought into contact with each other, the shielding gas 8 blows off the sodium adhering to the inner surface of the furnace vessel 2 to remove it.

【００２９】図１，図２に示す実施例は、被覆アーク溶
接により接合している。アーク溶接は、低電圧・大電流
により母材と金属電極との間にアークを発生させて、こ
の熱によって母材と溶接棒内の金属電極を溶融させ接合
するものである。材料と溶接棒の間に発生するアーク
は、強い光と熱を発生する。アークの周辺には、アーク
を安定に保つためシールドガス８を流す。この保護効果
を保持するためシールドガス８が安定であることが必要
で、そのためにアークを短くする。The embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is joined by covered arc welding. In the arc welding, an arc is generated between the base material and the metal electrode by a low voltage and a large current, and the heat causes the base material and the metal electrode in the welding rod to be melted and joined. The arc generated between the material and the welding rod produces intense light and heat. A shield gas 8 is flown around the arc to keep the arc stable. In order to maintain this protective effect, the shield gas 8 needs to be stable, and therefore the arc is shortened.

【００３０】被覆アーク溶接以外のアーク溶接よる接合
方法として、ティグ溶接法、ミグ溶接法及びサブマージ
アーク溶接法などがある。ティグ溶接は、アルゴンやヘ
リウムガス中で、材料とタングステン電極との間にアー
クを発生し、このアーク中に溶加棒を挿入して、材料及
び溶加棒を溶融して溶接する方法である。ティグ溶接
は、比較的薄板の溶接や配管の溶接に用いられる。ミグ
溶接は、ティグ溶接と同じく電極との間にアークを発生
するものであるが、溶加棒はなく、電極そのものが溶加
材となる。サブマージアーク溶接は、電極として裸溶接
ワイヤーを用い、材料との間にフラックスを供給して、
そのフラックス中でアークを発生し、連続的に溶接する
方法である。一般に中厚板の溶接に適している。Joining methods by arc welding other than the covered arc welding include TIG welding method, MIG welding method and submerged arc welding method. TIG welding is a method in which an arc is generated between a material and a tungsten electrode in argon or helium gas, a filler rod is inserted into the arc, and the material and the filler rod are melted and welded. . TIG welding is used for welding relatively thin plates and welding pipes. MIG welding, like TIG welding, produces an arc between itself and the electrode, but there is no filler rod and the electrode itself is the filler material. Submerged arc welding uses a bare welding wire as an electrode and supplies flux to the material,
It is a method of generating an arc in the flux and continuously welding. Generally suitable for welding medium to thick plates.

【００３１】さらにアーク溶接以外の電気的接合方法と
して、抵抗溶接法，プラズマ溶接法，エレクトロガス溶
接法，エレクトロスラグ溶接法，高周波溶接法，電子ビ
ーム溶接法，レーザ溶接法，光ビーム溶接法などがあ
る。抵抗溶接は接合する２つの金属の電気抵抗及び両金
属間の接触抵抗を利用するもので、電流を流し電気エネ
ルギーを熱エネルギーにかえて行う溶接である。抵抗溶
接にはスポット溶接，シーム溶接，プロジェクション溶
接，バット溶接などの方法がある。抵抗溶接は比較的薄
い板，丸棒，パイプなどの接合に適している。Further, as electric joining methods other than arc welding, resistance welding method, plasma welding method, electrogas welding method, electroslag welding method, high frequency welding method, electron beam welding method, laser welding method, light beam welding method, etc. There is. Resistance welding utilizes the electric resistance of two metals to be joined and the contact resistance between the two metals, and is a welding performed by passing an electric current and converting electric energy into thermal energy. Resistance welding includes spot welding, seam welding, projection welding and butt welding. Resistance welding is suitable for joining relatively thin plates, round bars and pipes.

【００３２】以上のような電気的方法を用いて材料を補
修する場合、材料表面及び欠陥内部のナトリウムはでき
るだけ洗浄し除去する。電気的方法を用いて材料を接合
する場合、接合付近の材料温度は2000℃前後にまで熱せ
られる。このとき、残存するナトリウムがベーパ化し材
料内部に残留する結果となる。さらに、ナトリウムベー
パ以外にも空間中の酸素，窒素，水素などのガスを吸収
しやすい。このためシールドガス８を用いてナトリウム
ベーパを除去するとともに、これらのガス吸収を低減化
することができる。When the material is repaired by using the electrical method as described above, sodium on the surface of the material and the inside of the defect is cleaned and removed as much as possible. When joining materials using an electrical method, the material temperature near the joining can be heated up to around 2000 ° C. At this time, the residual sodium vaporizes and remains inside the material. In addition to sodium vapor, it is easy to absorb oxygen, nitrogen, hydrogen and other gases in the space. Therefore, the sodium vapor can be removed using the shield gas 8 and the absorption of these gases can be reduced.

【００３３】高速炉の構造材料は、主にオーステナイト
系ステンレス鋼を用いる。このオーステナイト系ステン
レス鋼の溶接において注意すべき点は、熱影響部におけ
るクロム炭化物の粒界析出である。クロム炭化物の粒界
析出は、温度550℃から850℃の範囲で加熱時間が長いほ
ど多くなる。溶接時にクロム炭化物の粒界析出が起こる
虞のある場合には、溶接入熱量を制限したり、溶接熱を
できるだけ集中するよう工夫するなどして、粒界析出す
る危険温度範囲域で冷却する時間を短縮する。Austenitic stainless steel is mainly used as the structural material of the fast reactor. A point to be noted in the welding of this austenitic stainless steel is grain boundary precipitation of chromium carbide in the heat affected zone. Grain boundary precipitation of chromium carbides increases as the heating time increases in the temperature range of 550 ° C to 850 ° C. If there is a possibility that grain boundary precipitation of chromium carbide will occur during welding, the time to cool in the critical temperature range where grain boundary precipitation occurs by limiting the welding heat input amount or concentrating the welding heat as much as possible. To shorten.

【００３４】図１，図２に示す実施例において、シール
ドガス８による冷却過程を適切に選択することにより、
上記課題を解決できる。また、クロム炭化物の粒界析出
が避けられない場合には、溶接後に容体化熱処理を行っ
て、クロム炭化物を分解固溶させる方法がある。また材
料自体も低炭素ステンレス鋼を用いるなどして、クロム
炭化物の析出を抑制できる。In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, by appropriately selecting the cooling process by the shield gas 8,
The above problems can be solved. In addition, when grain boundary precipitation of chromium carbide is unavoidable, there is a method of performing a solution heat treatment after welding to decompose and solidify the chromium carbide. Also, by using low carbon stainless steel as the material itself, the precipitation of chromium carbide can be suppressed.

【００３５】図３は、機械的方法である摩擦溶接法によ
りナトリウム中の空間で構造物を補修する方法を適用し
た実施例を示す図である。補修装置１は炉容器２の上部
から挿入し、補修装置１の先端部は炉容器２の内表面に
密着し、炉容器２の内表面と補修装置１により空間を形
成している。補修装置１は、メンテナンスホール等を利
用して炉容器２の上部から挿入する。補修装置１を炉容
器２のナトリウム中に挿入後、アルゴンガスなどの不活
性なシールドガス８を補修装置１の内部からナトリウム
中にブローするなどして、補修装置１の内部にある接合
装置３とナトリウムを隔離しながら移動させる。この空
間内には補強部材４と、この補強部材４を回転駆動させ
る機能および炉容器側に押しつける機能を有する回転負
荷装置５を装荷する。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment to which a method of repairing a structure in a space in sodium by a friction welding method which is a mechanical method is applied. The repair device 1 is inserted from the upper part of the furnace container 2, the tip of the repair device 1 is in close contact with the inner surface of the furnace container 2, and the inner surface of the furnace container 2 and the repair device 1 form a space. The repair device 1 is inserted from the upper part of the furnace vessel 2 using a maintenance hole or the like. After inserting the repairing device 1 into the sodium of the furnace vessel 2, an inert shield gas 8 such as argon gas is blown into the sodium from the inside of the repairing device 1 to form a joining device 3 inside the repairing device 1. And move while isolating sodium. A reinforcing member 4 and a rotary load device 5 having a function of driving the reinforcing member 4 to rotate and a function of pressing the reinforcing member 4 toward the furnace vessel are loaded in this space.

【００３６】ここで、炉容器内面の欠陥部に補強部材４
を高速で回転させながら炉容器に押しつけると、炉容器
と補強部材４の間で発生した摩擦熱により両材料が軟化
・融合して接合する。接合中、シールドガス８をブロー
し続けることにより周囲の材料を冷却する。このよう
に、本実施例では摩擦溶接法ほ採用し、接合しようとす
る材料を相対的に運動させながら、一定の加圧力で接合
端面を突合せ、その際発生する摩擦熱を溶接熱源として
利用する。Here, the reinforcing member 4 is attached to the defective portion on the inner surface of the furnace vessel.
When pressed against the furnace vessel while rotating at a high speed, both materials are softened and fused by the frictional heat generated between the furnace vessel and the reinforcing member 4 to join them. During bonding, the surrounding material is cooled by continuing to blow the shield gas 8. As described above, in the present embodiment, the friction welding method is adopted, the joining end faces are abutted with a constant pressing force while the materials to be joined are relatively moved, and the friction heat generated at that time is used as a welding heat source. .

【００３７】摩擦溶接以外の機械的方法により接合する
方法として超音波溶接法などがある。超音波溶接法は、
加圧下で接合界面に超音波振動を与えて接合部分をこす
り合わせ、金属同士の密着面を得て接合する方法であ
る。このとき超音波振動に伴う両界面の摩擦現象によ
り、表面の酸化膜が破壊され、密着しやすくなる。さら
に摩擦熱に伴う局部的な温度上昇により、原子の拡散及
び再結晶が促進され、強固な密着面が形成される。As a method of joining by a mechanical method other than friction welding, there is an ultrasonic welding method and the like. The ultrasonic welding method
This is a method in which ultrasonic vibration is applied to the bonding interface under pressure to rub the bonded portions together to obtain a contact surface between metals and bonding. At this time, due to the friction phenomenon on both interfaces accompanying the ultrasonic vibration, the oxide film on the surface is destroyed and the adherence is facilitated. Further, due to the local temperature rise due to the frictional heat, the diffusion and recrystallization of atoms are promoted, and a strong adhesion surface is formed.

【００３８】以上の機械的方法で材料を接合する場合、
接合する材料の両表面を密着するため、表面間の距離は
できるだけ短い方がよい。そのため上記の電気的接合の
場合に必要な材料の開先加工は特に必要とせず、短時間
で補修できる利点がある。When the materials are joined by the above mechanical method,
The distance between the surfaces should be as short as possible in order to bring the two surfaces of the materials to be bonded into close contact with each other. Therefore, the groove processing of the material required in the case of the above electrical connection is not particularly required, and there is an advantage that repair can be performed in a short time.

【００３９】図４は、炉容器２の内表面に発生した欠陥
部周囲を加熱装置６で加熱し、欠陥部を冷却装置11で不
活性ガスをブローし冷却し、欠陥部に圧縮応力を作用さ
せて圧接する補修方法を採用した実施例の図である。内
部にヒータ等の加熱装置６を保有する補修装置１は炉容
器２の上部から挿入し、補修装置１の先端部は炉容器２
の内表面に密着し、炉容器２の内表面と補修装置１によ
り空間を形成している。ここで、補修装置１の先端部を
炉容器２の内表面方向へ強く押しつけて密着性を保つと
ともに、熱膨張しようとする欠陥周囲の部材の変形を抑
制して、欠陥部に圧縮の熱応力を発生させる。In FIG. 4, the peripheral portion of the defective portion generated on the inner surface of the furnace vessel 2 is heated by the heating device 6, and the cooling device 11 blows an inert gas to cool the defective portion to apply compressive stress to the defective portion. It is a figure of the Example which adopted the repair method of making it press-contact. The repair device 1 having a heating device 6 such as a heater therein is inserted from the upper portion of the furnace container 2, and the tip of the repair device 1 is inserted into the furnace container 2.
The inner surface of the furnace container 2 and the repair device 1 form a space. Here, the tip of the repair device 1 is strongly pressed toward the inner surface of the furnace vessel 2 to maintain adhesion, and deformation of the member around the defect that is about to thermally expand is suppressed so that the thermal stress of compression is applied to the defect. Generate.

【００４０】図４の実施例では、接合個所を熱応力によ
り強く加圧して、材料に塑性変形を生じさせ接合する。
このような圧接による場合、接合面同士を結晶の格子定
数程度まで接近させると、それぞれに属する金属イオン
に対して自由電子の共有化が生じ、金属結合する。ここ
で、冷却装置11により冷却しないで、欠陥部を高温にし
て変形しやすくする手段もある。このとき原子の拡散が
生じやすくなり、より強固な接合面を得ることができ
る。接合面に強い塑性変形を与えると、酸化膜が破壊さ
れ清浄な新生金属面同士での密着が可能となる。In the embodiment shown in FIG. 4, the joining points are strongly pressed by thermal stress to cause plastic deformation of the materials and joining is performed.
In the case of such pressure welding, when the bonding surfaces are brought close to each other to the lattice constant of the crystal, free electrons are shared with the metal ions belonging to each and metal bonding occurs. Here, there is also a means for facilitating deformation by increasing the temperature of the defective portion without cooling with the cooling device 11. At this time, atoms are easily diffused, and a stronger joint surface can be obtained. When strong plastic deformation is applied to the joint surface, the oxide film is destroyed and it becomes possible to adhere clean new metal surfaces to each other.

【００４１】図５は、炉容器２の内表面に発生した鋭い
欠陥先端部を、曲率半径が大きくなるように切削加工す
る補修方法を適用した実施例を示す図である。補修装置
１は、内部に切削装置７を保有している。炉容器２の内
表面に鋭い先端部を有する欠陥が発生した場合、欠陥先
端部に応力が集中しやすい。例えば、無限平板中に長さ
２ａ、長軸方向の曲率半径ρなる楕円状欠陥が存在し、
楕円の短軸方向に一様に引張応力σが作用する場合を想
定する。このとき、楕円状欠陥の曲率半径ρなる部分に
発生する応力σMAXは、ρが充分小さいと仮定すると σMAX＝２σ(ａ／ρ)^1/2 ………(１) となる。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment to which a repairing method is applied in which a sharp defect tip portion generated on the inner surface of the furnace vessel 2 is cut so as to have a large radius of curvature. The repair device 1 has a cutting device 7 inside. When a defect having a sharp tip portion is generated on the inner surface of the furnace vessel 2, stress is likely to be concentrated on the defect tip portion. For example, there is an elliptical defect having a length 2a and a radius of curvature ρ in the major axis direction in an infinite flat plate,
It is assumed that the tensile stress σ acts uniformly in the minor axis direction of the ellipse. At this time, the stress σMAX generated in the portion having the curvature radius ρ of the elliptical defect is σMAX = 2σ (a / ρ) ^1/2 (1) assuming that ρ is sufficiently small.

【００４２】従って、曲率半径ρを大きくすることによ
り応力σMAXを低減することができ、欠陥の進展を抑制
することができる。図５の実施例では、切削装置７に取
付ける切削刃の形状を選定して、任意の曲率半径を有す
る形状に加工できる。また、切削中にシールドガスをブ
ローすることにより、周囲の材料温度の上昇を抑制でき
る。Therefore, by increasing the radius of curvature ρ, the stress σMAX can be reduced and the progress of defects can be suppressed. In the embodiment of FIG. 5, the shape of the cutting blade attached to the cutting device 7 can be selected and processed into a shape having an arbitrary radius of curvature. Further, by blowing the shield gas during cutting, it is possible to suppress the rise of the surrounding material temperature.

【００４３】図５の実施例では、炉容器２の内表面に発
生した鋭い欠陥先端部の切削加工による補修方法を示し
たが、炉容器２の内部構造物に欠陥が発生した場合に
も、同様の方法で発生応力を低減できる。さらにこの場
合、いわゆるストップホール等の穴を欠陥先端部に切削
加工することにより発生応力を低減できる。In the embodiment shown in FIG. 5, a method of repairing a sharp defect tip portion generated on the inner surface of the furnace vessel 2 by cutting is shown. However, even when a defect occurs in the internal structure of the furnace vessel 2, The generated stress can be reduced by the same method. Further, in this case, the stress generated can be reduced by cutting a hole such as a so-called stop hole at the tip of the defect.

【００４４】図６は、機械的方法である摩擦接合法によ
りナトリウム中での補修方法を適用した実施例を示す図
である。図３の実施例と異なる点は、ナトリウム中に空
間を設けないで補修することである。補修装置１の先端
部には、欠陥部とほぼ同形状で、高速で回転する補強部
材４を取り付ける。補修装置１は、この補修部材４を回
転駆動させる機能及び炉容器側に押しつける機能を有す
る。回転駆動軸と補修装置１本体のナトリウム機密性
は、オイルシール等により保持する。また、補修装置１
は炉容器２の上部から挿入する。補修装置１が炉容器２
の内表面に近づいた時、補強部材４を高速で回転させな
がら、炉容器２の方へ押しつける。炉容器と補強部材４
の間で発生した摩擦熱により両材料が軟化・融合して接
合する。本実施例では、ナトリウム中で材料を接合する
ものである。ナトリウム中における材料の融着実験によ
ると、温度550℃でも融着現象が観察される。従って、
ナトリウムの沸点である882℃以下に摩擦接合時の温度
を設定することにより、ナトリウム中での摩擦接合が可
能である。FIG. 6 is a diagram showing an example in which a repair method in sodium is applied by a friction welding method which is a mechanical method. The difference from the embodiment of FIG. 3 is that repair is performed without providing a space in sodium. At the tip of the repair device 1, a reinforcing member 4 having a shape similar to that of the defective portion and rotating at high speed is attached. The repair device 1 has a function of rotating the repair member 4 and a function of pressing the repair member 4 toward the furnace vessel. The sodium seal of the rotary drive shaft and the main body of the repair device 1 is maintained by an oil seal or the like. In addition, repair device 1
Is inserted from the top of the furnace vessel 2. Repair device 1 is furnace container 2
When the inner surface of the furnace is approached, the reinforcing member 4 is rotated at high speed and pressed toward the furnace vessel 2. Furnace vessel and reinforcing member 4
Both materials are softened and fused by the frictional heat generated between them to join them. In this example, the materials are joined in sodium. According to the fusion test of the material in sodium, the fusion phenomenon is observed even at the temperature of 550 ° C. Therefore,
Friction welding in sodium is possible by setting the temperature during friction welding to 882 ° C or lower, which is the boiling point of sodium.

【００４５】図７は、炉容器２の内表面に発生した欠陥
部10の周囲を炉容器２の外表面に取付けた加熱装置６で
加熱するとともに、欠陥部10の中心部にあたる外表面を
冷却装置11で冷却し、欠陥部に圧縮応力を作用させて圧
接する補修方法を適用した実施例を示す図である。本実
施例は、後で詳細に述べるナトリウム中材料強度実験で
得た特性をもとに発案したものであり、ナトリウムの還
元性を有効に活用したものである。In FIG. 7, the periphery of the defective portion 10 generated on the inner surface of the furnace vessel 2 is heated by the heating device 6 attached to the outer surface of the furnace vessel 2, and the outer surface corresponding to the central portion of the defective portion 10 is cooled. FIG. 11 is a diagram showing an example in which a repair method in which cooling is performed by the device 11 and a compressive stress is applied to the defective portion to press the defective portion is applied. This example was made based on the characteristics obtained in the material strength experiment in sodium, which will be described in detail later, and effectively utilizes the reducibility of sodium.

【００４６】ここで、欠陥部10の周辺材の熱膨張を抑制
して熱応力を発生させるため、加熱装置６の周囲には変
形抑制部材13を点溶接などにより炉容器２に設置する。
図７に示す実施例では、ナトリウム中に補修装置を挿入
する必要がない。この実施例では、接合個所を熱応力に
より強く加圧して、材料に塑性変形を生じさせ接合す
る。このような圧接による場合、接合面同士を結晶の格
子定数程度まで接近させると、それぞれに属する金属イ
オンに対して自由電子の共有化が生じ、金属結合する。
ここで、冷却装置11による冷却をやめ、高温にして変形
しやすくする手段もあり、このとき原子の拡散が生じや
すくなり、より強固な接合面を得ることができる。接合
面に強い塑性変形を与えると、酸化膜が破壊され清浄な
新生金属面同士での密着が可能となる。Here, in order to suppress the thermal expansion of the peripheral material of the defective portion 10 and generate the thermal stress, the deformation suppressing member 13 is installed in the furnace vessel 2 around the heating device 6 by spot welding or the like.
In the embodiment shown in FIG. 7, it is not necessary to insert the repair device into the sodium. In this embodiment, the joining points are strongly pressed by thermal stress to cause plastic deformation of the materials and joining. In the case of such pressure welding, when the bonding surfaces are brought close to each other to the lattice constant of the crystal, free electrons are shared with the metal ions belonging to each and metal bonding occurs.
Here, there is also a means for stopping the cooling by the cooling device 11 and increasing the temperature to make it easier to deform. At this time, diffusion of atoms is likely to occur, and a stronger joint surface can be obtained. When strong plastic deformation is applied to the joint surface, the oxide film is destroyed and it becomes possible to adhere clean new metal surfaces to each other.

【００４７】図７に示す実施例では、欠陥面がナトリウ
ムと接するまま接合させようとするものである。この場
合、ナトリウムの還元性を利用して接合をより簡便かつ
強固に実施することができる。ナトリウムは還元性を有
するため、材料表面の酸化膜はナトリウムにより除去さ
れ、清浄な材料面が得られる。例えば欠陥の破面におい
ても清浄な面が得られる。In the embodiment shown in FIG. 7, the defect surface is to be bonded while being in contact with sodium. In this case, the reducing property of sodium can be utilized to perform the bonding more easily and firmly. Since sodium has a reducing property, the oxide film on the material surface is removed by sodium and a clean material surface is obtained. For example, a clean surface can be obtained even on the fracture surface of the defect.

【００４８】加熱装置６で囲まれた欠陥部を含む領域で
は、周りの材料が高温に加熱されるため圧縮応力がはた
らく。従って、図８に示すように欠陥部にも圧縮応力が
働き、図９に示すように、欠陥部の開口量は除除に減少
していき、補修することができる。このようにナトリウ
ムは還元性を有するため、欠陥部の破面は比較的清浄に
保存され、再結合しやすい。In the region including the defective portion surrounded by the heating device 6, the surrounding material is heated to a high temperature, so that the compressive stress acts. Therefore, as shown in FIG. 8, compressive stress also acts on the defective portion, and as shown in FIG. 9, the opening amount of the defective portion is gradually reduced and repair can be performed. As described above, since sodium has a reducing property, the fracture surface of the defective portion is stored relatively cleanly and is likely to be recombined.

【００４９】次に、本発明を発案したナトリウムにおけ
る材料挙動について述べる。材料中に生じた亀裂（以
下、実験室的に加工した欠陥を亀裂と称す。）の進展及
び停留に対するナトリウム環境効果の特徴は、ナトリウ
ムの還元性によって説明できる。図１０は、空気中とナ
トリウム中における亀裂の進展及び停留挙動に対する環
境効果を模式的に表したものである。ナトリウム中で
は、空気中と比較して （１）破面上の酸化物生成が少なく破面間の再結合が生
じやすいため、亀裂進展速度が低下する。 （２）破面上の酸化物生成が少なく、圧縮時に生じる破
面間のくさび効果が小さい。Next, the material behavior of sodium invented by the present invention will be described. The characteristic of the sodium environmental effect on the growth and retention of cracks (hereinafter, laboratory-worked defects are called cracks) generated in the material can be explained by the reducibility of sodium. FIG. 10 is a schematic representation of the environmental effects on crack propagation and retention behavior in air and sodium. In sodium, (1) oxide generation on the fracture surface is less than in air, and recombination between fracture surfaces is more likely to occur, so the crack growth rate decreases. (2) Oxide formation on the fracture surface is small, and the wedge effect between fracture surfaces generated during compression is small.

【００５０】そのため、亀裂閉口時の閉口角度（２つの
破面からなる角度）が小さく、亀裂先端部に発生する圧
縮歪が大きくなり、亀裂が停留しにくいなどの特徴があ
る。以下、従来の実験データをもとにナトリウム環境効
果について述べる。Therefore, the closing angle (angle formed by two fracture surfaces) at the time of closing the crack is small, the compressive strain generated at the tip of the crack is large, and the crack is less likely to stay. Hereinafter, the sodium environmental effect will be described based on conventional experimental data.

【００５１】図１１は、微小な亀裂に関する実験より得
た亀裂長さａと亀裂進展速度da／dNの関係を表す。試験
体はSUS304の中央切欠付き平板であり、実験温度は550
℃、疲労荷重は最大及び最小応力σ＝±50MPaである。
これよりナトリウム中の亀裂進展速度は周波数の影響を
受け、高周波数ほど遅くなる。さらにナトリウム中の亀
裂進展速度は周波数0.07Hzの時、空気中よりも遅い。こ
れは、ナトリウム中では破面間で再結合が生じやすいこ
とに起因すると推測できる。つまり、ナトリウム中では
破面表面が酸化されにくく、繰り返し負荷の圧縮過程で
破面間の再結合が生じやすい。一方、空気中では亀裂が
進展し破面が形成されると、破面表面が酸化し両破面間
で再結合しにくい。FIG. 11 shows the relationship between the crack length a and the crack growth rate da / dN obtained from an experiment on a minute crack. The test piece is a SUS304 plate with a central notch, and the experimental temperature is 550.
Fatigue load is maximum and minimum stress σ = ± 50MPa.
From this, the crack growth rate in sodium is affected by the frequency, and becomes slower at higher frequencies. Furthermore, the crack growth rate in sodium is slower than in air when the frequency is 0.07Hz. It can be inferred that this is due to the tendency of recombination between fracture surfaces in sodium. That is, the fracture surface is not easily oxidized in sodium, and recombination between fracture surfaces is likely to occur in the compression process of repeated loading. On the other hand, when a crack develops and a fracture surface is formed in the air, the fracture surface is oxidized and recombination between both fracture surfaces is difficult.

【００５２】このようなナトリウム中における破面間の
再結合は、インコネルを用いた疲労亀裂進展実験におけ
る破面からも観察されている。実験ではインコネルを用
いて温度427℃でナトリウム中と空気中で疲労試験を行
い、ストライエーションを比較した。ストライエーショ
ンとは、繰り返し荷重により破面上に形成される波状の
模様で、１サイクルで１つの波模様が形成される。その
結果、空気中で明瞭に観察される連続的なストライエー
ションがナトリウム中では観察されず、ストライエーシ
ョンが除去されたような痕跡が残されており、これは破
面間の再結合によるものと考える。Such recombination between fracture surfaces in sodium has also been observed from fracture surfaces in fatigue crack growth experiments using Inconel. In the experiment, inconel was used to perform fatigue tests in sodium and air at a temperature of 427 ° C to compare striations. Striation is a wavy pattern formed on the fracture surface by repeated loading, and one wavy pattern is formed in one cycle. As a result, the continuous striations clearly observed in air were not observed in sodium, leaving a trace that the striations were removed, which was attributed to the recombination between the fracture surfaces. Think

【００５３】図１２は、ナトリウム中のサーマルストラ
イピング実験より求めたもので、亀裂が停留する低応力
場における応力拡大係数範囲ΔＫと亀裂進展速度da／dN
の関係を示す。ナトリウム中サーマルストライピング実
験では、回転するSUS304製の平板試験体に、固定ノズル
から流出する高温及び低温ナトリウム噴流を交互に衝突
させた。ここで、高温及び低温ナトリウムの温度はそれ
ぞれ550℃と250℃である。応力拡大係数範囲ΔＫが等し
ければ、物体の形，負荷荷重及び亀裂の形が異なってい
ても、亀裂先端の応力振幅は等しくなることを意味す
る。図１１に示すΔＫthとは、この値以下では亀裂が進
展しない応力拡大係数範囲ΔＫの値であり、通常、亀裂
進展速度が10~⁷mm／回付近でのΔＫを用いる。従って、
ナトリウ中での下限界応力拡大係数範囲ΔＫthは約８MP
am^1/2となる。FIG. 12 is obtained from a thermal striping experiment in sodium. The stress intensity factor range ΔK and the crack growth rate da / dN in a low stress field where the crack stays.
Shows the relationship. In the thermal striping experiment in sodium, hot and cold sodium jets flowing from a fixed nozzle were made to collide with a rotating flat plate made of SUS304 alternately. Here, the temperatures of hot and cold sodium are 550 ° C. and 250 ° C., respectively. If the stress intensity factor ranges ΔK are equal, it means that the stress amplitudes at the crack tip are equal even if the shape of the object, the applied load, and the shape of the crack are different. The ΔKth shown in FIG. 11 is a value in the stress intensity factor range ΔK at which a crack does not propagate below this value, and normally, ΔK when the crack growth rate is around 10 to ⁷ mm / cycle is used. Therefore,
Lower critical stress intensity factor range ΔKth in Natliu is about 8MP
It becomes am ^1/2 .

【００５４】図１２には、SUS304の中央切欠付き平板試
験体を用い、温度550℃において荷重制御の疲労試験に
より得た空気中データも併記してある。図１１より、亀
裂が停留する下限界応力拡大係数範囲ΔＫthは、空気中
では約18MPam^1/2であるのに対し、ナトリウム中では約
８MPam１／２であり、ナトリウム中の方が小さい。これ
より、ナトリウム中の方が空気中よりも、低応力でも亀
裂が進展しやすいことがわかる。これは、還元性のある
ナトリウム中では酸化物が生成されにくく、空気中と比
較してくさび効果が小さいことによる。つまり、ナトリ
ウム中では繰り返し負荷の圧縮過程で、破面間に酸化物
が介在しないため破面間の距離が長く、破面が閉じる亀
裂閉口が生じにくい。その結果、ナトリウム中では亀裂
先端部の圧縮歪が大きくなり、亀裂が進展しやすくな
る。一方、高温空気中では破面上に酸化物があり、その
くさび効果のため破面が閉じる亀裂閉口が生じやすく、
亀裂先端の損傷が緩和される。このように空気中と比較
してナトリウム中亀裂の特徴は、酸化物がそれぞれの過
程で材料表面や破面に生成されにくいことに起因すると
考える。FIG. 12 also shows in-air data obtained by a fatigue test under load control at a temperature of 550 ° C. using a flat plate specimen with a central notch of SUS304. From FIG. 11, the lower critical stress intensity factor range ΔKth at which cracks stay is about 18 MPam ^1/2 in air, while it is about 8 MPam ^1/2 in sodium, which is smaller in sodium. From this, it can be seen that the cracks are more likely to propagate in sodium even in low stress than in air. This is because oxides are less likely to be generated in reducing sodium and the wedge effect is smaller than that in air. In other words, in sodium during repeated compression process, oxides do not intervene between the fracture surfaces, so the distance between the fracture surfaces is long and crack closure that closes the fracture surfaces does not occur easily. As a result, in sodium, the compressive strain at the tip of the crack increases, and the crack easily propagates. On the other hand, in high temperature air, there is an oxide on the fracture surface, and due to its wedge effect, crack closure that closes the fracture surface easily occurs,
Damage to the crack tip is mitigated. It is considered that the characteristic of the crack in sodium as compared with that in air is that the oxide is less likely to be generated on the material surface or fracture surface in each process.

【００５５】図７に示す実施例は、上記の還元性を有す
るナトリウム中における材料に関して、種々の実験より
得られた特性を活用して補修するものであり、強固な密
着面を得ることができる。また本実施例は、ナトリウム
中に補修装置を挿入する必要がないため、簡便かつ敏速
に欠陥を補修することができる。The embodiment shown in FIG. 7 is for repairing the material in the above-mentioned reducing sodium by utilizing the characteristics obtained from various experiments, and can obtain a strong adhesion surface. . Further, in this embodiment, since it is not necessary to insert a repair device into sodium, it is possible to repair the defect easily and promptly.

【００５６】以上の実施例は炉容器を対象として述べて
きたが、中間熱交換器や配管系など高速増殖炉の他の機
器・構造にも上述した各実施例による補修を適用でき
る。さらに、ナトリウムのみならず、還元性を有する液
体中で用いられる材料の補修にも適用できる。Although the above embodiments have been described for the reactor vessel, the repairs according to the above-described embodiments can be applied to other devices and structures of the fast breeder reactor such as the intermediate heat exchanger and the piping system. Further, it can be applied not only to repairing sodium but also to repairing materials used in a liquid having a reducing property.

【００５７】図１３は、配管15における補修方法を適用
した実施例を示す図である。配管１５の周囲には配管外
表面を加熱するため高周波誘導加熱装置１６を設置し、
また配管15内のナトリウム９は配管内表面を冷却するた
め流動している。このような場合、配管の内外表面に大
きな温度差を生じる。この温度差が線形で、充分に広い
範囲が加熱されている場合、管の内外表面に発生する熱
応力は近似的に次式で表される。FIG. 13 is a diagram showing an embodiment to which a repairing method for the pipe 15 is applied. A high frequency induction heating device 16 is installed around the pipe 15 to heat the outer surface of the pipe.
The sodium 9 in the pipe 15 is flowing to cool the inner surface of the pipe. In such a case, a large temperature difference occurs between the inner and outer surfaces of the pipe. When this temperature difference is linear and a sufficiently wide range is heated, the thermal stress generated on the inner and outer surfaces of the tube is approximately represented by the following equation.

【００５８】 σ＝±ＥαΔＴ／２(1−ν) ………(２) ここで、α:線膨張係数 Ｅ:ヤング率 ΔＴ:管内外表面の温度差 ν:ポアソン比 であり、正符号は冷却面を、負符号は加熱面を示す。[0058] σ = ± EαΔT / 2 (1−ν) ……… (2) Where α: coefficient of linear expansion E: Young's modulus ΔT: Temperature difference between the inner and outer surfaces of the pipe ν: Poisson's ratio The positive sign indicates the cooling surface and the negative sign indicates the heating surface.

【００５９】図１４に、加熱冷却過程での内表面におけ
る応力−ひずみ関係の模式図を示す。応力σはΔＴが大
きくなるにつれて増加し、材料の降伏応力σyなる点１
に達する。さらに温度差を増加させると熱ひずみが増加
し,点２に達する。この点から温度差ΔＴを小さくする
と点３まで除荷され、圧縮残留応力が発生する。図１４
に示す実施例では、還元性のナトリウムが配管内に存在
する状態で補修するため、欠陥10の表面を清浄に保つこ
とができる。このようにして管内表面に圧縮残留応力を
発生させ、管内表面上の欠陥10を再結合させ補修するこ
とができる。FIG. 14 shows a schematic diagram of the stress-strain relationship on the inner surface during the heating and cooling process. The stress σ increases as ΔT increases, and the yield stress σy of the material becomes point 1
Reach When the temperature difference is further increased, thermal strain increases and reaches point 2. From this point, if the temperature difference ΔT is made smaller, the load up to point 3 is unloaded, and compressive residual stress occurs. 14
In the example shown in (1), since the reducing sodium is repaired in the state where it exists in the pipe, the surface of the defect 10 can be kept clean. In this way, a compressive residual stress is generated on the inner surface of the pipe, and the defects 10 on the inner surface of the pipe can be recombined and repaired.

【００６０】[0060]

【発明の効果】本発明によれば、還元性を有する液体に
接触する構造物の液体接触側にできた欠陥を液体接触側
と反対側から前記欠陥周辺に圧縮応力を作用させて該欠
陥を接合することで、その構造物を補修することができ
る。そのため、ナトリウム等の還元性液体のドレン、構
造物の分割・解体、洗浄及び再組立てなど補修前後に必
要な作業工程を組む必要がなく、プラントの再起動まで
の期間を短縮することができる。さらに、構造物表面に
付着している放射性物質による被爆や洗浄廃液処理など
の問題もない。According to the present invention, a liquid having a reducing property is obtained.
Defects on the liquid contact side of the structures that come into contact with the liquid contact side
The compressive stress is applied to the periphery of the defect from the side opposite to
By joining the pits, the structure can be repaired.
It Therefore, the drain of the reducing liquid such as sodium, division and demolition of the structure, it is not necessary to put together the work steps required before and after repair such as cleaning and reassembly, may be shortened time to restart the plant . Et al is, there is no problem of such exposure and washing waste liquid treatment by radioactive substances adhering to the structure surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１実施例に係る補修装置の構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram of a repair device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第２実施例に係る補修装置の構成図で
ある。FIG. 2 is a configuration diagram of a repair device according to a second embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第３実施例に係る補修装置の構成図で
ある。FIG. 3 is a configuration diagram of a repair device according to a third embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第４実施例に係る補修装置の構成図で
ある。FIG. 4 is a configuration diagram of a repair device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第５実施例に係る補修装置の構成図で
ある。FIG. 5 is a configuration diagram of a repair device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図６】本発明の第６実施例に係る補修装置の構成図で
ある。FIG. 6 is a configuration diagram of a repair device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図７】本発明の第７実施例に係る補修装置の構成図で
ある。FIG. 7 is a configuration diagram of a repair device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図８】ナトリウム中の補修前における欠陥部の開口状
態を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an open state of a defect portion before repairing in sodium.

【図９】ナトリウム中の補修による欠陥部の開口状態を
示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an open state of a defect portion due to repair in sodium.

【図１０】亀裂の進展及び停留挙動に対する空気とナト
リウム環境効果の模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of air and sodium environmental effects on crack growth and retention behavior.

【図１１】空気とナトリウム中における亀裂長さと亀裂
進展速度の関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a crack length and a crack growth rate in air and sodium.

【図１２】空気とナトリウム中における応力拡大係数範
囲と亀裂進展速度の関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a stress intensity factor range and a crack growth rate in air and sodium.

【図１３】本発明の第８実施例に係る補修の説明図であ
る。FIG. 13 is an explanatory diagram of repair according to the eighth embodiment of the present invention.

【図１４】配管内表面の応力-ひずみ関係を示す図であ
る。FIG. 14 is a diagram showing a stress-strain relationship on the inner surface of a pipe.

【図１５】従来一般の水中溶接装置の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of a conventional general underwater welding apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…補修装置、２…炉容器、３…接合装置、４…補強部
材、５…回転負荷装置、６…ヒータ、７…切削装置、８
…シールドガス、９…ナトリウム、１０…欠陥、１１…
冷却装置、１２…シール材、１３…変形抑制部材、１４
…ケーシング、１５…配管、１６…高周波誘導加熱装
置。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Repair device, 2 ... Furnace vessel, 3 ... Joining device, 4 ... Reinforcing member, 5 ... Rotation load device, 6 ... Heater, 7 ... Cutting device, 8
… Shield gas, 9… Sodium, 10… Defect, 11…
Cooling device, 12 ... Sealing material, 13 ... Deformation suppressing member, 14
... casing, 15 ... piping, 16 ... high frequency induction heating device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下屋敷 重広 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (72)発明者 床井 博見 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (72)発明者 原田 清 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平６−138281（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−160579（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−57048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−6782（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289183（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−234070（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−90222（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−193268（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21C 19/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigehiro Shimohiro, 7-2-1, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Energy Co., Ltd. (72) Hiromi Tokoi, 7-chome, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki 2-1 Hitachi Ltd. Energy Research Laboratory (72) Inventor Kiyoshi Harada 3-1-1 1-1 Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Factory (56) Reference JP-A-6-138281 (JP , A) JP 6-160579 (JP, A) JP 52-57048 (JP, A) JP 56-6782 (JP, A) JP 6-289183 (JP, A) JP 6-234070 (JP, A) JP 8-90222 (JP, A) JP 3-193268 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) G21C 19/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】還元性を有する液体に接触する構造物の液
体接触側にできた欠陥を補修する補修方法において、液
体接触側と反対側から前記欠陥周辺に圧縮応力を作用さ
せて該欠陥を接合することを特徴とする還元性液中での
構造物補修方法。1. A liquid of a structure which contacts a liquid having a reducing property.
In the repair method for repairing defects created on the body contact side,
A compressive stress is applied around the defect from the side opposite to the body contact side.
A method for repairing a structure in a reducing liquid , characterized by joining the defects together . 【請求項２】請求項１において、熱応力を負荷すること
で圧縮応力を発生させることを特徴とする還元性液中で
の構造物補修方法。2. The method according to claim 1, wherein thermal stress is applied.
A method for repairing a structure in a reducing liquid , characterized in that a compressive stress is generated by the method. 【請求項３】還元性を有する液体に接触する構造物の液
体接触側にできた欠陥を補修する補修装置において、液
体接触側と反対側から前記欠陥周辺に圧縮応力を作用さ
せて該欠陥を接合する圧縮応力発生手段を設けたことを
特徴とする還元性液中での構造物補修装置。 3. A liquid of a structure in contact with a liquid having a reducing property
In a repair device that repairs defects on the body contact side,
A compressive stress is applied around the defect from the side opposite to the body contact side.
By providing a compressive stress generating means for joining the defects.
Characteristic structure repair device in reducing liquid. 【請求項４】請求項３において、圧縮応力発生手段は熱
応力を負荷することで熱応力発生手段であることを特徴
とする還元性液中での構造物補修装置。 4. The compressive stress generating means according to claim 3, wherein the compressive stress generating means is heat.
Characterized by being a means for generating thermal stress by applying stress
Equipment for repairing structures in reducing liquids.