(57)【要約】【課題】異材溶接における溶接熱による歪みの発生を抑制することで、良好な溶接品質を実現可能な溶接施工方法、及び、当該方法を用いて製造可能な放射性物質格納容器を提供する。【解決手段】溶接施工方法は、溶接線上において第１間隔毎に規定された複数の第１仮付位置に対して仮付溶接を施工する工程と、隣り合う第１仮付位置の間に第２仮付位置を規定し、溶接線の中心側にある第２仮付位置から溶接線の外側にある第２仮付位置に向けて仮付溶接を施工する工程と、本溶接を施工する工程と、を備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手形状を有する第１部材の長手方向に沿った端面を、前記第１部材より小さな熱伝導率を有する第２部材に突き合わせて形成した継手部に溶接を施工するための溶接施工方法であって、
本溶接すべき前記継手部の溶接開始位置から溶接終了位置までの溶接線上において、第１間隔毎に規定された複数の第１仮付位置に対して仮付溶接を施工する工程と、
隣り合う前記第１仮付位置の各々の間に少なくとも一つの第２仮付位置を規定し、前記溶接線の中心側にある前記第２仮付位置から前記溶接線の外側にある前記第２仮付位置に向けて仮付溶接を施工する工程と、
前記第１仮付位置及び前記第２仮付位置を含む前記溶接線に沿って本溶接を施工する工程と、
を備える、溶接施工方法。
【請求項２】
前記溶接線上において所定間隔毎に仮付位置を仮設定し、
前記仮付位置のうち前記所定間隔より大きな第１間隔毎に位置する前記仮付位置を、前記第１仮付位置として設定し、
前記第１仮付位置を除く残りの前記仮付位置を、第２仮付位置として設定する、請求項１に記載の溶接施工方法。
【請求項３】
前記本溶接は、前記溶接線に沿った溶接ビードを複数のサブビードに分割して形成し、
前記サブビードの各々の両端部は、前記第１仮付位置又は前記第２仮付位置に対応する、請求項１又は２に記載の溶接施工方法。
【請求項４】
隣り合う前記サブビードは、前記第１仮付位置又は前記第２仮付位置において互いに重なるように形成される、請求項３に記載の溶接施工方法。
【請求項５】
連続して形成される２つの前記サブビードが隣り合わないように、前記本溶接が施工される、請求項３又は４に記載の溶接施工方法。
【請求項６】
前記溶接線の両端部に第１サブビードを形成し、その後、前記第１サブビードの間に第２サブビードを形成する、請求項５に記載の溶接施工方法。
【請求項７】
長手形状を有する第１部材の長手方向に沿った端面を、前記第１部材より小さな熱伝導率を有する第２部材に突き合わせて形成した継手部に溶接を施工するための溶接施工方法であって、
本溶接すべき前記継手部の溶接開始位置から溶接終了位置までの溶接線上において、所定間隔毎に規定された仮付位置に対して仮付溶接を施工する工程と、
前記溶接線に沿った溶接ビードを、両端部が前記仮付位置に対応する複数のサブビードに分割して形成することにより、本溶接を施工する工程と、
を備える、溶接施工方法。
【請求項８】
隣り合う前記サブビードは、前記仮付位置において互いに重なるように形成される、請求項７に記載の溶接施工方法。
【請求項９】
連続して形成される２つの前記サブビードが隣り合わないように、前記本溶接が施工される、請求項７又は８に記載の溶接施工方法。
【請求項１０】
前記溶接線の両端部に第１サブビードを形成し、その後、前記第１サブビードの間に第２サブビードを形成する、請求項９に記載の溶接施工方法。
【請求項１１】
前記第１部材は、前記本体胴と、前記本体胴の外側に同軸配置される外筒との間に前記本体胴の径方向に対して傾斜配置される伝熱フィンであり、
前記第２部材は、内部に放射性物質を格納可能な本体胴である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の溶接施工方法。
【請求項１２】
前記継手部は、前記本体胴の外表面と前記伝熱フィンとによって形成される鋭角側の隅肉継手部である、請求項１１に記載の溶接施工方法。
【請求項１３】
前記継手部は、前記本体胴の外表面と前記伝熱フィンとによって形成される鈍角側の隅肉継手部である、請求項１１に記載の溶接施工方法。
【請求項１４】
前記継手部は、前記本体胴の外表面と前記伝熱フィンとによって形成される鋭角側の第１隅肉継手部と、前記本体胴の外表面と前記伝熱フィンとによって形成される鈍角側の第２隅肉継手部を含む、請求項１１に記載の溶接施工方法。
【請求項１５】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の溶接施工方法を前記第１隅肉継手部に対して実施した後、請求項１から１０のいずれか一項に記載の溶接施工方法を前記第２隅肉継手部に対して実施する、請求項１４に記載の溶接施工方法。
【請求項１６】
前記第１部材は銅から形成され、
前記第２部材は炭素鋼又はステンレスから形成される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の溶接施工方法。
【請求項１７】
本体胴と、
前記本体胴の外側に同軸配置される外筒と、
長手形状を有し、前記本体胴と前記外筒との間に傾斜配置される伝熱フィンと、
前記伝熱フィンの長手方向に沿った端面と前記本体胴の外表面との間に、前記長手方向に沿って延在する溶接部と、
を備え、
前記溶接部は、
前記溶接部の延在方向に沿って第１間隔毎に形成された第１仮付溶接部と、
隣り合う前記第１仮付溶接部の各々の間に形成された第２仮付溶接部と、
前記第１仮付溶接部及び前記第２仮付溶接部を含む溶接線に沿って形成される本溶接部と、
を含む、放射性物質格納容器。
【請求項１８】
本体胴と、
前記本体胴の外側に同軸配置される外筒と、
長手形状を有し、前記本体胴と前記外筒との間に傾斜配置される伝熱フィンと、
前記伝熱フィンの長手方向に沿った端面と前記本体胴の外表面との間に、前記長手方向に沿って延在する溶接部と、
を備え、
前記溶接部は、
前記溶接部の延在方向に沿って所定間隔毎に形成された複数の仮付溶接部と、
前記延在方向に沿って延在し、両端部が前記仮付溶接部に対応する複数のサブビードを含む本溶接部と、
を含む、放射性物質格納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、異なる熱伝導率を有する部材間に溶接を施工するための溶接施工方法、及び、当該方法を用いて製造可能な放射性物質格納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉などで取り扱われる放射性物質（例えば使用済核燃料など）を格納するための容器として、いわゆるキャスクと称される放射性物質格納容器が知られている。この種の放射性物質格納容器では、内部に格納された放射性物質から発生する崩壊熱を外部に逃がすために、放射性物質を格納する本体胴と、本体胴の外側に同軸配置された外筒との間に伝熱フィンが設けられる。このような伝熱フィンは、例えば銅のような熱伝導率に優れた材料から形成されており、炭素鋼やステンレス等から形成される本体胴に対して溶接されている。
【０００３】
ステンレス・炭素鋼等と銅は熱伝導率が異なり、互いに固溶し難い性質があるため、これらの異材溶接は相性が悪く、仮に溶け込みを深くしても、溶接割れが発生しやすい。そこで特許文献１では、ＴＩＧアークとＭＩＧアークによって一つの溶融池を形成する複合溶接を採用することにより、異材溶接の品質向上を図ることが開示されている。また特許文献２では、特許文献１のような複合溶接で本溶接を施工する前に、仮付溶接を施工することで異材溶接の溶接性を向上させ、溶接割れを防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１１８４５号公報
【特許文献２】特開２０１６−１０７３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２では、本溶接が施工される溶接線上に所定間隔で設定された仮付位置に対して仮付溶接を施工している。このような仮付位置は溶接線上に等間隔に設定されているが、各仮付位置に対する仮付溶接の施工順によっては、長手形状を有する伝熱フィンに対して溶接熱による歪みが発生してしまうおそれがある。特に銅製の伝熱フィンをステンレス・炭素鋼等の本体銅に対して溶接する際には、熱伝導率が優れた伝熱フィン側に熱が蓄積しやすく、伝熱フィンに歪みが生じやすい。
【０００６】
本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、異材溶接における溶接熱による歪みの発生を抑制することで、良好な溶接品質を実現可能な溶接施工方法、及び、当該方法を用いて製造可能な放射性物質格納容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る溶接施工方法は上記課題を解決するために、
長手形状を有する第１部材の長手方向に沿った端面を、前記第１部材より小さな熱伝導率を有する第２部材に突き合わせて形成した継手部に溶接を施工するための溶接施工方法であって、
本溶接すべき前記継手部の溶接開始位置から溶接終了位置までの溶接線上において、第１間隔毎に規定された複数の第１仮付位置に対して仮付溶接を施工する工程と、
隣り合う前記第１仮付位置の各々の間に少なくとも一つの第２仮付位置を規定し、前記溶接線の中心側にある前記第２仮付位置から前記溶接線の外側にある前記第２仮付位置に向けて仮付溶接を施工する工程と、
前記第１仮付位置及び前記第２仮付位置を含む前記溶接線に沿って本溶接を施工する工程と、
を備える。
【０００８】
上記（１）の方法によれば、本溶接の施工時に先立って、第１仮付位置及び第２仮付位置に対して２段階にわたって順に仮付溶接が施工される。第１仮付位置は溶接線上において第２仮付位置に比べて広い間隔で設定されており、仮付溶接を施工することで、溶接熱による歪みを抑えつつ、的確な位置決めを行うことができる。一方の第２仮付位置は、溶接線上において第１仮付位置に比べて狭い間隔で設定されており、溶接線の中心側にある第２仮付位置から溶接線の外側にある第２仮付位置に向けて仮付溶接が施工される。これにより、仮付溶接の施工時に生じる歪みを溶接線の中心側から外側に向けて逃がすことができ、本溶接の施工時に仮付溶接の割れが発生することを効果的に防止できる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の方法において、
前記溶接線上において所定間隔毎に仮付位置を仮設定し、
前記仮付位置のうち前記所定間隔より大きな第１間隔毎に位置する前記仮付位置を、前記第１仮付位置として設定し、
前記第１仮付位置を除く残りの前記仮付位置を、第２仮付位置として設定する。
【００１０】
上記（２）の方法によれば、溶接線上において第１仮付位置及び第２仮付位置を的確に設定することができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の方法において、
前記本溶接は、前記溶接線に沿った溶接ビードを複数のサブビードに分割して形成し、
前記サブビードの各々の両端部は、前記第１仮付位置又は前記第２仮付位置に対応する。
【００１２】
上記（３）の方法によれば、本溶接では、溶接線に沿った溶接ビードが、複数のサブビードに分割されて形成される。これにより、溶接熱によって発生する歪みを効果的に低減できる。特に、各サブビードは、両端部が第１仮付位置又は第２仮付位置に対応するように形成されることで、サブビードを形成する際の溶融池を各仮付位置で食い止めることができ、仮付位置における融合不良の発生を好適に防止できる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では上記（３）の方法において、
隣り合う前記サブビードは、前記第１仮付位置又は前記第２仮付位置において互いに重なるように形成される。
【００１４】
上記（４）の方法によれば、隣り合うサブビードが仮付位置において互いに重なるように形成されることで、仮付位置における融合不良の発生を好適に防止できる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では上記（３）又は（４）の方法において、
連続して形成される２つの前記サブビードが隣り合わないように、前記本溶接が施工される。
【００１６】
上記（５）の方法によれば、本溶接における複数のサブビードの形成は、連続して形成される２つのサブビードが隣り合わないように施工される。これにより、本溶接の施工時に発生する溶接熱を溶接線全体にわたって分散でき、溶接熱による歪みの発生をより効果的に防止できる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では上記（５）の方法において、
前記溶接線の両端部に第１サブビードを形成し、その後、前記第１サブビードの間に第２サブビードを形成する。
【００１８】
上記（６）の方法によれば、まず溶接線の両端部に第１サブビードを形成され、続いて、第１サブビードの間に第２サブビードを形成することで、本溶接の施工時に生じる歪みを緩和することができ、溶接割れの発生を効果的に防止できる。
【００１９】
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る溶接施工方法は上記課題を解決するために、
長手形状を有する第１部材の長手方向に沿った端面を、前記第１部材より小さな熱伝導率を有する第２部材に突き合わせて形成した継手部に溶接を施工するための溶接施工方法であって、
本溶接すべき前記継手部の溶接開始位置から溶接終了位置までの溶接線上において、所定間隔毎に規定された仮付位置に対して仮付溶接を施工する工程と、
前記溶接線に沿った溶接ビードを、両端部が前記仮付位置に対応する複数のサブビードに分割して形成することにより、本溶接を施工する工程と、
を備える。
【００２０】
上記（７）の方法によれば、仮付溶接の施工後に本溶接を施工する際には、溶接線に沿った溶接ビードが、複数のサブビードに分割されて形成される。これにより、溶接熱によって発生する歪みを効果的に低減できる。特に、各サブビードは、両端部が各仮付位置に対応するように形成されることで、サブビードを形成する際の溶融池を各仮付位置で食い止めることができ、仮付位置における融合不良の発生を好適に防止できる。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では上記（７）の方法において、
隣り合う前記サブビードは、前記仮付位置において互いに重なるように形成される。
【００２２】
上記（８）の方法によれば、隣り合うサブビードが仮付位置において互いに重なるように形成されることで、仮付位置における融合不良の発生を好適に防止できる。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では上記（７）又は（８）の方法において、
連続して形成される２つの前記サブビードが隣り合わないように、前記本溶接が施工される。
【００２４】
上記（９）の方法によれば、本溶接における複数のサブビードの形成は、連続して形成される２つのサブビードが隣り合わないように施工される。これにより、本溶接の施工時に発生する溶接熱を溶接線全体にわたって分散でき、溶接熱による歪みの発生をより効果的に防止できる。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では上記（９）の方法において、
前記溶接線の両端部に第１サブビードを形成し、その後、前記第１サブビードの間に第２サブビードを形成する。
【００２６】
上記（１０）の方法によれば、まず溶接線の両端部に第１サブビードを形成され、続いて、第１サブビードの間に第２サブビードを形成することで、本溶接の施工時に生じる歪みを緩和することができ、溶接割れの発生を効果的に防止できる。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態では上記（１）から（１０）のいずれか一方法において、
前記第１部材は、前記本体胴と、前記本体胴の外側に同軸配置される外筒との間に前記本体胴の径方向に対して傾斜配置される伝熱フィンであり、
前記第２部材は、内部に放射性物質を格納可能な本体胴である。
【００２８】
上記（１１）の方法によれば、放射性物質格納容器を構成する本体胴と伝熱フィンとの溶接を好適に実施できる。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では上記（１１）の方法において、
前記継手部は、前記本体胴の外表面と前記伝熱フィンとによって形成される鋭角側の隅肉継手部である。
【００３０】
上記（１２）の方法によれば、本体胴の外表面と伝熱フィンとによって形成される隅肉継手部のうち鋭角側に、上述の溶接施工方法が適用される。これにより、鈍角側に比べて溶接部ののど厚が大きくなる鋭角側の隅肉継手部において、良好な溶接品質を実現できる。
【００３１】
（１３）幾つかの実施形態では上記（１１）の方法において、
前記継手部は、前記本体胴の外表面と前記伝熱フィンとによって形成される鈍角側の隅肉継手部である。
【００３２】
上記（１３）の方法によれば、本体胴の外表面と伝熱フィンとによって形成される隅肉継手部のうち鈍角側に、上述の溶接施工方法が適用される。これにより、鈍角側の隅肉継手部において、良好な溶接品質を実現できる。
【００３３】
（１４）幾つかの実施形態では上記（１１）の方法において、
前記継手部は、前記本体胴の外表面と前記伝熱フィンとによって形成される鋭角側の第１隅肉継手部と、前記本体胴の外表面と前記伝熱フィンとによって形成される鈍角側の第２隅肉継手部を含む。
【００３４】
上記（１４）の方法によれば、本体胴の外表面と伝熱フィンとによって形成される鋭角側の第１隅肉継手部と鈍角側の第２隅肉継手部の両方に、上述の溶接施工方法が適用される。これにより、鋭角側及び鈍角側の隅肉継手部において、良好な溶接品質を実現できる。
【００３５】
（１５）幾つかの実施形態では上記（１４）の方法において、
上記（１）から（１０）のいずれか一方法を前記第１隅肉継手部に対して実施した後、上記（１）から（１０）のいずれか一方法を前記第２隅肉継手部に対して実施する。
【００３６】
上記（１５）の方法によれば、鈍角側に比べて溶接部ののど厚が大きくなる鋭角側の第１隅肉継手部に対して溶接を実施した後、鈍角側の第２隅肉継手部に対して溶接を実施することにより、より良好な溶接品質を実現できる。
【００３７】
（１６）幾つかの実施形態では上記（１）から（１５）のいずれか一方法において、
前記第１部材は銅から形成され、
前記第２部材は炭素鋼又はステンレスから形成される。
【００３８】
上記（１６）の方法によれば、炭素鋼又はステンレスと銅との異材溶接を好適に実施できる。
【００３９】
（１７）本発明の少なくとも一実施形態に係る放射性物質格納容器は上記課題を解決するために、
本体胴と、
前記本体胴の外側に同軸配置される外筒と、
長手形状を有し、前記本体胴と前記外筒との間に傾斜配置される伝熱フィンと、
前記伝熱フィンの長手方向に沿った端面と前記本体胴の外表面との間に、前記長手方向に沿って延在する溶接部と、
を備え、
前記溶接部は、
前記溶接部の延在方向に沿って第１間隔毎に形成された第１仮付溶接部と、
隣り合う前記第１仮付溶接部の各々の間に形成された第２仮付溶接部と、
前記第１仮付溶接部及び前記第２仮付溶接部を含む溶接線に沿って形成される本溶接部と、
を含む。
【００４０】
上記（１７）の構成を有する放射性物質格納容器は、上述の溶接方法（上記各種形態を含む）によって、好適に製造できる。このように製造された放射性物質格納容器は、溶接施工時に仮付溶接の割れが発生しにくく、高品質な仕上がりが得られる。
【００４１】
（１８）本発明の少なくとも一実施形態に係る放射性物質格納容器は上記課題を解決するために、
本体胴と、
前記本体胴の外側に同軸配置される外筒と、
長手形状を有し、前記本体胴と前記外筒との間に傾斜配置される伝熱フィンと、
前記伝熱フィンの長手方向に沿った端面と前記本体胴の外表面との間に、前記長手方向に沿って延在する溶接部と、
を備え、
前記溶接部は、
前記溶接部の延在方向に沿って所定間隔毎に形成された複数の仮付溶接部と、
前記延在方向に沿って延在し、両端部が前記仮付溶接部に対応する複数のサブビードを含む本溶接部と、
を含む。
【００４２】
上記（１８）の構成を有する放射性物質格納容器は、上述の溶接方法（上記各種形態を含む）によって、好適に製造できる。このように製造された放射性物質格納容器は、溶接施工時に仮付溶接の割れが発生しにくく、高品質な仕上がりが得られる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、異材溶接における溶接熱による歪みの発生を抑制することで、良好な溶接品質を実現可能な溶接施工方法、及び、当該方法を用いて製造可能な放射性物質格納容器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】放射性物質格納容器の軸方向に沿った断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２の伝熱フィン近傍の拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る溶接施工方法の全体工程を概略的に示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ１０における仮付位置の設定方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】仮付位置の設定例である。
【図７】第１仮付位置の設定例である。
【図８】第２仮付位置の設定例である。
【図９】ステップＳ４０で複数のサブビードから溶接ビードを形成する様子を模式的に示す図である。
【図１０】図９の溶接ビードの一部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
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。
【００４６】
まず本発明の少なくとも一実施形態に係る溶接施工方法の適用対象となる溶接構造物について説明する。以下の説明では、図１乃至図３に示されるように、溶接構造物として、内部に放射性物質を格納可能な放射性物質格納容器を例示するが、特段の記載がない限りにおいて、これに限定されるものではない。
【００４７】
図１は放射性物質格納容器１の軸方向に沿った断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は図２の伝熱フィン１０近傍の拡大図である。
【００４８】
放射性物質格納容器１は、内部に放射性物質（例えば、使用済燃料集合体）を格納可能な本体胴２を備える。本体胴２は、有底の略円筒形状を有しており、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品として構成されている。本体胴２の開口部７は、そのフランジ面に蓋部６が取り付けられることにより閉塞されている。蓋部６は、略円盤形状を有しており、例えば上述の本体胴２と同様に炭素鋼から形成される。
【００４９】
尚、本体胴２及び蓋部６は、ステンレス鋼を用いてもよいし、球状黒鉛鋳鉄や炭素鋼鋳鋼などの鋳造品を用いてもよい。
【００５０】
本体胴２の内側には、複数の放射性物質を個々に収納可能なバスケット３が設けられる。バスケット３は、板状部材を格子状に組み合わせることにより、複数の放射性物質を個々に収納するための複数のセルを区画形成している。
【００５１】
本体胴２の外側には、所定の隙間を介して外筒４が同軸配設されている。本体胴２の外周面と外筒４の内周面との間には、図２に示されるように、熱伝達を行うための銅製の伝熱フィン１０が所定間隔をおいて複数設けられている。そして本体胴２、外筒４及び伝熱フィン１０によって区画された空間には、水素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を有するボロン又はボロン化合物を含有するレジン（中性子遮蔽体）８が流動状態で図示しないパイプ等を介して注入され、固化されている。
【００５２】
伝熱フィン１０は、熱伝導率の高い純銅等の銅製の銅板材が用いられる。これにより、本体胴２の内部に格納された放射性物質から発生する崩壊熱は、伝熱フィン１０によって外部への放熱が促進され、放射性物質格納容器１の除熱性能を向上している。
【００５３】
図２に示されるように、複数の伝熱フィン１０は、本体胴２と外筒４との間に形成される隙間において傾斜して配設されている。ここで図３に示されるように、伝熱フィン１０のうち本体胴２側における長手方向に沿った端面１２は、本体胴２の外表面２ａに対して所定角度αで突き合わせられており、後述する溶接施工方法によって施工された隅肉継手部２０によって接合されている。本体胴２側の隅肉継手部２０は、それぞれ溶接ビードからなる鋭角側の第１隅肉継手部２０ａと鈍角側の第２隅肉継手部２０ｂと、を有する。
【００５４】
伝熱フィン１０のうち外筒４側における長手方向に沿った端面１４もまた、外筒４の内表面４ａに対して突き合わせられており、隅肉継手部３０によって接合されている。外筒４側の隅肉継手部３０は、それぞれ溶接ビードからなる鋭角側の隅肉継手部３０ａと鈍角側の隅肉継手部３０ｂと、を有している。以下の説明では、本体胴２側の隅肉継手部２０に、本実施形態に係る溶接施工方法を適用した場合を例示するが、外筒４側の隅肉継手部３０にも同様に適用してもよい。
【００５５】
続いて上記構成を有する放射性物質格納容器１に、本発明の少なくとも一実施形態に係る溶接施工方法を適用することによって、本体胴２側の隅肉継手部２０を形成する場合を例に説明する。図４は本発明の一実施形態に係る溶接施工方法の全体工程を概略的に示すフローチャートである。
【００５６】
本方法では、まず鋭角側の第１隅肉継手部２０ａに対して仮付溶接を施工するための仮付位置４０の設定が行われる（ステップＳ１０）。ここで仮付溶接は、本溶接に先立って施工される溶接であって、伝熱フィン１０の長手方向に沿った端面１２に対して、本溶接で形成される溶接ビード５０より短い仮付溶接ビード６０を形成する溶接である。
【００５７】
このような仮付溶接は、第１仮付溶接と、第１仮付溶接に続いて施工される第２仮付溶接とを含む。すなわち、仮付溶接は２段階にわたって施工され、ステップＳ１０で設定される仮付位置４０には、第１仮付溶接が施工される第１仮付位置４０ａと、第２仮付溶接が施工される第２仮付位置４０ｂと、が含まれる。
【００５８】
ここで図５は図４のステップＳ１０における仮付位置４０の設定方法の一例を示すフローチャートであり、図６は仮付位置４０の設定例であり、図７は第１仮付位置４０ａの設定例であり、図８は第２仮付位置４０ｂの設定例である。
【００５９】
仮付位置４０を設定する際には、まず仮付溶接で形成される仮付溶接ビード６０の仕様設定が行われる（ステップＳ１１）。具体的には、仮付溶接ビード６０の仮付間隔ａ、及び、仮付溶接ビード長ｂが設定される。仮付溶接ビード６０の仮付間隔ａ、及び、仮付溶接ビード長ｂは、例えば、次のような基準を総合的に考慮して決定するとよい。
・接合前の伝熱フィン１０の姿勢を良好に維持するための支持力が得られるか。
・仮付溶接時に伝熱フィン１０に生じる歪みが許容範囲内に抑えられるか。
・仮付溶接後に施工される本溶接時の溶接熱によって伝熱フィン１０に生じる歪みが許容範囲内に抑えられるか。
・溶接線上における仮付溶接の施工数が適切であるか。
【００６０】
上記基準を考慮して、仮付間隔ａは例えば約１００ｍｍ程度に設定してもよい。仮に仮付間隔ａが長すぎると、溶接線上における仮付溶接の施工数が少なく済むが、接合前の伝熱フィン１０の姿勢が良好に維持するための支持力が得られにくい。また仮付溶接後に施工される本溶接時の溶接熱によって伝熱フィン１０に生じる歪みが許容範囲内に抑えることが難しくなる。一方、仮に仮付間隔ａが短すぎると、接合前の伝熱フィン１０の姿勢が良好に維持するための支持力を得やすく、また仮付溶接後に施工される本溶接時の溶接熱によって伝熱フィン１０に生じる歪みが許容範囲内に抑えやすいが、溶接線上における仮付溶接の施工数が多くなり、作業負荷が増大してしまう。
【００６１】
また上記基準を考慮して、仮付溶接ビード長ｂは、例えば１５±１０ｍｍに設定してもよい。仮に仮付溶接ビード長ｂが大きすぎると、接合前の伝熱フィンの姿勢が良好に維持するための支持力を得やすいが、仮付溶接時に伝熱フィン１０に生じる歪みが許容範囲内に抑えにくい。一方、仮に仮付溶接ビード長ｂが小さすぎると、仮付溶接時に伝熱フィン１０に生じる歪みが許容範囲内に抑えやすいが、接合前の伝熱フィン１０の姿勢が良好に維持するための支持力を得にくくなる。
【００６２】
続いて本方法で施工される溶接線７０の長さＬを設定する（ステップＳ１２）。溶接線７０の長さＬは、最終的には後述する本溶接が施工される範囲に対応するように設定される。このような溶接線の長さＬは、本体胴２側における伝熱フィン１０の長手方向に沿った端面１２の長さと等しく設定してもよいが、本実施形態では図６に示されるように、端面１２の両端部に、所定長さｃの非溶接部１５を設けることを考慮して、溶接線の長さＬが設定される。これは、端面１２の両端部では、本溶接時に溶接熱が蓄積することで母材の溶け落ちが発生しやすいことを考慮して、非溶接部１５を設ける必要があるためである。
【００６３】
続いてステップＳ１１及びＳ１２で設定された条件（仮付溶接ビード６０の仮付間隔ａ、仮付溶接ビード長ｂ、及び、溶接線７０の長さＬ）に基づいて、仮付溶接が施工されるべき仮付位置４０を設定する（ステップＳ１３）。仮付位置４０は、例えば、溶接線７０の長さＬにわたって仮付位置４０が均等に分布するように設定される。図６の例では、溶接線の長さＬにわたって３０箇所の仮付位置４０が所定間隔ａで設定された様子が示されている。
【００６４】
尚、ステップＳ１１及びＳ１２で設定された条件（仮付溶接ビード６０の仮付間隔ａ、仮付溶接ビード長ｂ、及び、溶接線７０の長さＬ）に基づいて求められる仮付位置４０が好ましくない場合は、当該条件の各パラメータを許容範囲内で微調整しながら仮付位置４０の再設定を行ってもよい。このような仮付位置４０の再設定は、例えばコンピュータなどの電子演算装置を用いて逐次計算的に最適解を求めることで行われてもよい。この場合、微調整されるパラメータは、仮付溶接ビード６０の仮付間隔ａ、仮付溶接ビード長ｂ、又は、溶接線７０の長さＬであってもよいし、非溶接部１５の長さｃであってもよい。
【００６５】
続いてステップＳ１３で設定された仮付位置４０から、第１仮付位置４０ａを選定する（ステップＳ１４）。第１仮付位置４０ａは、後述する第２仮付位置４０ｂより先立って仮付溶接が施工される箇所である。これは、全ての仮付位置４０に対して一度に仮付溶接を施工すると、溶接熱によって伝熱フィン１０の歪みが大きくなるためである。
【００６６】
ステップＳ１４における第１仮付位置４０ａの選定は、例えば、次のような基準を総合的に考慮して決定するとよい。
・本体胴２の外表面２ａに対して伝熱フィン１０を均等に支持するため、極力、均等に分布しているか。
・接合前の伝熱フィン１０の姿勢が正確に維持するための支持力が得られるか。
・第１仮付溶接時に伝熱フィン１０に生じる歪みが許容範囲内に抑えられるか。
・仮付溶接前の伝熱フィン１０は本体胴２の外表面２ａに対する姿勢を維持するために、所定の支持装置で支持されているため、当該支持装置と干渉しない仮付位置であるか（例えば吸着パッドで伝熱フィン１０を支持している場合、吸着パッドが仮付溶接によって損傷しない位置であるか）。
【００６７】
図７の例では、ステップＳ１３で設定された３０箇所の仮付位置４０のうち、最外側を含む等間隔（第１間隔）に位置する５つの仮付位置が、第１仮付位置４０ａとして選定されている（図７では、５つの第１仮付位置４０ａのうち３つのみが示されている）。
【００６８】
続いてステップＳ１３で設定された仮付位置４０から、第２仮付位置４０ｂを選定する（ステップＳ１５）。第２仮付位置４０ｂは、ステップＳ１４で選定された第１仮付位置４０ａを除いた他の仮付位置として選定される。その結果、隣り合う第１仮付位置４０ａの間には、少なくとも１つの第２仮付位置４０ｂが位置することとなる。図８の例では、ステップＳ１６で選定された第１仮付位置４０ａのうち、隣り合う第１仮付位置４０ａの間に複数の第２仮付位置４０ｂが位置している。
【００６９】
再び図４に戻って、このように仮付位置４０（第１仮付位置４０ａ及び第２仮付位置４０ｂ）が設定されると、まず第１仮付位置４０ａに対して第１仮付溶接が施工される（ステップＳ２０）。第１仮付溶接は複数の第１仮付位置４０ａに対して順次施工されるが、その施工順は任意でよい。図７の例では、合計５箇所に設定された第１仮付位置４０ａに対して、右側から左側に向けて順番に施工される。
【００７０】
このような第１仮付溶接は、例えば、本体胴２の外表面２ａに対して伝熱フィン１０の姿勢を適切に維持するために行われる。仮付溶接前の伝熱フィン１０は本体胴２の外表面２ａに対して不図示の支持装置で機械的に支持されるが、第１仮付溶接で姿勢維持が確保された後は、支持装置を取り外すことが可能となる。
【００７１】
尚、複数の第１仮付位置４０ａに対する第１仮付溶接の施工順は、後述する第２仮付溶接と同様に、溶接線の中心部Ｃから外側に向けて順に行ってもよい。この場合、第１仮付溶接による溶接熱によって伝熱フィン１０に生じる歪み量を少なからず低減できる点で有利である。
【００７２】
第１仮付溶接が完了すると、第２仮付位置４０ｂに対して第２仮付溶接が施工される（ステップＳ３０）。第２仮付溶接は複数の第２仮付位置４０ｂに対してそれぞれ施工され、その施工順は、溶接線の中心部Ｃ（中心側）にある第２仮付位置４０ｂから溶接線の外側にある第２仮付位置に向けて行われる。図８の例では、中心部Ｃに位置する第１仮付位置４０ａに近い第２仮付位置４０ｂから、左右交互に順に第２仮付溶接が施工される。これにより、仮付溶接の施工時に生じる歪みを溶接線の中心側から外側に向けて逃がすことができ、続く本溶接の施工時に仮付溶接の割れが発生することを効果的に防止できる。
【００７３】
このように第１仮付位置４０ａ及び第２仮付位置４０ｂに対して合計３０点の仮付溶接の施工が完了すると、鋭角側に本溶接が施工される（ステップＳ４０）。本溶接では、溶接線に沿った長さＬの溶接ビード５０が形成されるが、この溶接ビード５０は、複数のサブビード５０ａに分割して形成される。
【００７４】
図９はステップＳ４０で複数のサブビード５０ａから溶接ビード５０を形成する様子を模式的に示す図であり、図１０は図９の溶接ビード５０の一部の拡大断面図である。
【００７５】
図１０に示されるように各サブビード５０ａは、溶接トーチをサブビード５０ａの両端に位置する仮付位置４０（第１仮付位置４０ａ又は第２仮付位置４０ｂ）間を走査することによって形成される。これにより、両端が仮付位置４０に対応するサブビード５０ａが形成される。このように各サブビード５０ａの両端部を仮付位置４０に対応させることで、溶接トーチによって形成される溶融池が仮付位置４０に予め形成された仮付溶接ビードによって食い止められ、溶融池が垂れることによって溶込量が不足するなどの融合不良の発生を好適に防止できる。
【００７６】
このように形成されるサブビード５０ａのうち隣り合うサブビード５０ａ同士は、端部に位置する仮付位置４０（第１仮付位置４０ａ又は第２仮付位置４０ｂ）において互いに重なるように形成される。すなわち、あるサブビード５０ａが先に形成されており、その隣り合う位置にサブビードを形成する場合には、先に形成されたサブビード５０ａの端部に対応する仮付位置４０をオーバーラップする位置から溶接トーチの走査を開始することで、仮付位置４０においてサブビード５０ａ同士が互いに重なるようにサブビードの形成が行われる。これにより、溶接ビード５０を複数のサブビード５０ａに分割して形成した場合においても、サブビード５０ａ間における融合不良の発生を好適に防止できる。
【００７７】
このような複数のサブビード５０ａは、連続して形成される２つのサブビード５０ａが隣り合わないように順に形成される。これにより、本溶接の施工時に発生する溶接熱を溶接線全体にわたって分散でき、溶接熱による歪みの発生をより効果的に防止できる。
【００７８】
図９の例では特に、溶接線７０の両端部に第１サブビード（図９において「１」及び「２」で示されるサブビード５０ａを参照）を形成し、その後、前記第１サブビードの間に第２サブビード（図９において「３」で示されるサブビード５０ａを参照）を形成する。このような順でサブビードを形成することで、本溶接の施工時に生じる歪みを緩和することができ、溶接割れの発生を効果的に防止できる。
尚、図９では４番目以降に作成されるサブビード５０ａの形成順も記載されているが、これは一例であり、適宜変更可能である。
【００７９】
尚、複数のサブビード５０ａを順次形成する場合には、適宜、間に冷却工程を実施することで、溶接熱が母材に蓄積することを防止してもよい。
【００８０】
このように鋭角側の第１隅肉継手部２０ａが形成されると、続いて、鈍角側に本溶接を施工することで鈍角側の第２隅肉継手部２０ｂを形成する（ステップＳ５０）。鈍角側の本溶接は、ステップＳ４０の鋭角側の本溶接と同様に、複数のサブビードに分割して溶接ビードを形成するとよい。この場合、各サブビードの形成順はステップＳ５０と同じパターンとすることで、溶接熱による伝熱フィン１０の歪みをより効果的に低減できるとともに、鋭角側の溶接によって溶け落ちた場合のリスクも対応できる。
【００８１】
尚、本実施形態では第１隅肉継手部２０ａ及び第２隅肉継手部２０ｂの両方に、本発明の少なくとも一実施形態に係る溶接方法を適用した場合を例示したが、第１隅肉継手部２０ａ又は第２隅肉継手部２０ｂのいずれか一方にのみ適用した場合であっても、良好な溶接品質を実現できる。特に、鋭角側の第１隅肉継手部２０ａは、鈍角側の第２隅肉継手部２０ｂに比べて溶接部ののど厚が大きくなるため、当該方法を適用することによるメリットが大きい。
【００８２】
以上説明したように上述の実施形態によれば、本溶接の施工時に先立って、第１仮付位置４０ａ及び第２仮付位置４０ｂに対して２段階にわたって順に仮付溶接が施工される。第１仮付位置４０ａは溶接線上において第２仮付位置４０ｂに比べて広い間隔で設定されており、仮付溶接を施工することで、溶接熱による歪みを抑えつつ、的確な位置決めを行うことができる。一方の第２仮付位置４０ｂは、溶接線上において第１仮付位置４０ａに比べて狭い間隔で設定されており、溶接線の中心側から外側に向けて仮付溶接が施工される。これにより、仮付溶接の施工時に生じる歪みを溶接線の中心側から外側に向けて逃がすことができ、本溶接の施工時に仮付溶接の割れが発生することを効果的に防止できる。
【００８３】
このようにして本発明の少なくとも一実施形態によれば、異材溶接における溶接熱による歪みの発生を抑制することで、良好な溶接品質を実現可能な溶接施工方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の少なくとも一実施形態は、異なる熱伝導率を有する部材間に溶接を施工するための溶接施工方法、及び、当該方法を用いて製造可能な放射性物質格納容器に利用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  放射性物質格納容器
２  本体胴
２ａ  外表面
３  バスケット
４  外筒
６  蓋部
７  開口部
１０  伝熱フィン
１２，１４  端面
１５  非溶接部
２０，３０  隅肉継手部
４０  仮付位置
４０ａ  第１仮付位置
４０ｂ  第２仮付位置
５０  溶接ビード
５０ａ  サブビード
６０  仮付溶接ビード
７０  溶接線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019150855.tif 000011
【図１０】
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