(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料棒の被覆管にレーザ光を用いて表示部を刻印するマーキング方法において、前記表示部の外側の輪郭線と内側の輪郭線と前記外側の輪郭線及び内側の輪郭線の間に位置して当該輪郭線に沿うほぼ平行な走査線とをそれぞれ刻印することによって、前記表示部を構成する外側及び内側の輪郭線と走査線とが互いに重ならないようにそれぞれ一本の連続する線として刻印するようにしたことを特徴とするレーザマーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核燃料棒の被覆管の表面にレーザ光を用いてバーコードや文字、記号等の表示部をマーキングするためのレーザマーキング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電で用いる燃料集合体の燃料棒では、燃料棒の製造、運搬、保管、使用中等の各工程において個々の燃料棒を追跡できるように、燃料棒の被覆管を識別管理できることが要求されている。燃料棒の識別のための手段として、レーザ光を用いてバーコードや文字、記号等の表示部を被覆管の表面にマーキングすることが行われている。
このような従来技術の一例として、特許第２５８５７８１号公報に開示されたものがある。このレーザマーキング方法によれば、燃料ペレットを挿入する前の燃料棒の被覆管をマーキングチャンバー内に挿入して保持し、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスからなる雰囲気ガス中で、レーザ光を照射し、チャンバー内のガルバノミラーを駆動させて、レーザ光をローリングしたり、Ｘ、Ｙ軸方向に走査させたりして被覆管の表面に文字や記号等を刻印によってマーキングしていた。
得られた被覆管１には、例えば図５に示すように文字や記号等の表示部２が表示され、これを各工程でレーザ光によって読み取り、識別するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなレーザマーキング方法で刻印される表示部２においては、例えば図６（ａ）、（ｂ）に示すように例えば「Ａ」、「８」等の各文字を構成する線と線の交差部３は二重刻印箇所となる。同様にレーザ光をローリングさせて図７に示すようにコイル状に塗りつぶして刻印する場合にも同様に二重刻印箇所となる交差部３を生じることになる。
このような二重刻印箇所は被覆管１に対するレーザ光照射による入熱滞留時間が長くなるために、被覆管１表面が必要以上のレーザ光照射を受けて局部的な腐食が発生し易くなり、また熱影響部深さが部分的に厚くなるために被覆管の強度が低下するという欠点がある。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みて、レーザマーキングに際して二重刻印箇所をなくして被覆管の腐食や強度低下を防止するようにしたレーザマーキング方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるレーザマーキング方法は、核燃料棒の被覆管にレーザ光を用いて表示部を刻印するマーキング方法において、前記表示部の外側の輪郭線と内側の輪郭線と前記外側の輪郭線及び内側の輪郭線の間に位置して当該輪郭線に沿うほぼ平行な走査線とをそれぞれ刻印することによって、前記表示部を構成する外側及び内側の輪郭線と走査線とが互いに重ならないようにそれぞれ一本の連続する線として刻印するようにしたことを特徴とするものである。
互いに重ならないよう刻印された内外の輪郭線と走査線とで文字や記号等の表示部をマーキングすることで、二重刻印箇所がなくなり、レーザ光照射による入熱滞留時間が短くなるので、被覆管の腐食を防止して、熱影響部深さの均一な表示部を刻印できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の実施の形態によるレーザマーキング方法に用いるレーザマーキング装置とこれを用いたレーザマーキング方法の参考例を図１及び図２により説明するが、上述の部材と同一の部材には同一の符号を用いてその説明を省略する。図１はレーザマーキング装置の概略構成図、図２はレーザマーキング方法の参考例で被覆管に刻印された文字であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。
図１に示すレーザマーキング装置１０において、マーキングチャンバー１１（以下、チャンバーということがある）内に被覆管１が挿通されて保持されている。チャンバー１１の外部には、レーザ発振器１２が配設され、レーザ発振器１２から発振されたレーザ光Ｌの光路上には、レーザ光Ｌをチャンバー１１内に向かわせる反射ミラーとしてガルバノミラー１３が配設され、刻印表示のためにガルバノミラー１３は図示しないコンピュータ制御により公知の駆動手段１４を作動させ、レーザ光Ｌを被覆管１表面上でＸ軸−Ｙ軸方向に走査させることができるようになっている。ガルバノミラー１３とチャンバー１１との間には、チャンバ内の被覆管表面にレーザ光を集光させるための集光レンズ１５が設けられている。
また、マーキングチャンバー１１には雰囲気ガスの導入路１６が形成され、雰囲気ガスとしてアルゴンガスと酸素ガスの混合ガスがチャンバー１１内に導入されるようになっている。
【０００７】
このようなレーザマーキング装置１０を用いて行われるレーザマーキング方法について説明する。
例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、文字「８」を印字する場合、ガルバノミラー１３をコンピュータで駆動制御して、レーザ光を被覆管表面上で例えばＸ軸方向に固定しておき、Ｙ軸方向にのみ移動させて所定距離の走査線ｘ１の刻印を行う。次に刻印した走査線ｘ１の幅以上Ｘ軸方向にレーザ光を移動して、再度Ｙ軸方向にのみ移動させつつ刻印して所要距離だけ走査線ｘ２の刻印を行う。このような作業を繰り返すことで、図２（ａ）に示すような縞状の刻印文字「８」を印字できることになる。
このような印字方法によれば、刻印に交差部３はなく、二重刻印箇所はなくなり、腐食が発生しにくく熱影響部深さが部分的に厚くなることもないので強度が部分的に低下することもない。
【０００８】
上述のようなレーザマーキング方法によれば、被覆管表面のレーザ光による刻印に交差部３がなくなり、二重刻印箇所がなくなるから、レーザ光照射滞留時間を短くでして明確な印字が可能であり、そのために腐食を防止できる上に熱影響部深さが均一なマーキングを達成できる。
【０００９】
図３はレーザマーキング方法の他の参考例を示すものであり、図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、レーザ光をＹ軸方向に固定した状態でＸ軸方向の平行な走査線ｙ１，ｙ２…によって同様な刻印文字を作成することができる。
【００１０】
次に、図４は本発明の一実施の形態によるレーザマーキング方法を示すものであり、図４（ａ）、（ｂ）に示す例では、レーザ光がＸ軸及びＹ軸方向に走査するようガルバノミラー１３をコンピュータで駆動制御することで、文字「８」の外側（及び内側）の輪郭線８ａ、８ｂを一本の連続する線として刻印し、その後にこれら外側（及び内側）の輪郭線８ａ、８ｂに沿って内側にほぼ平行な走査線ｚ１、ｚ２…をそれぞれ一本の連続する線としてレーザ光で刻印する。この場合、輪郭線８ａの外側に一本の連続する線としての走査線ｚｉを増加させることで、文字を太く形成できる。
【００１１】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係るレーザマーキング方法は、表示部の外側の輪郭線と内側の輪郭線と外側及び内側の輪郭線の間に位置して当該輪郭線に沿うほぼ平行な走査線とをそれぞれ刻印することによって、表示部を構成する外側及び内側の輪郭線と走査線とが互いに重ならないようにそれぞれ一本の連続する線として刻印することにより、被覆管表面の表示部にレーザ光による二重刻印箇所がなくなるから、レーザ光照射滞留時間を短くできて明確な刻印が可能であり、そのために腐食を防止できる上に熱影響部深さが均一なマーキングを達成できる。そして、外側及び内側の輪郭線の間に当該輪郭線に沿うほぼ平行な走査線を刻印することで表示部を太く形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態によるレーザマーキング方法に用いるレーザマーキング装置の概略構成図である。
【図２】  レーザマーキング方法の参考例によるマーキングされた文字を示す図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図３】  レーザマーキング方法の他の参考例によるマーキングされた文字を示す図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図４】  本発明の一実施の形態によるマーキングされた文字を示す図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図５】 文字や記号が刻印された被覆管を示す部分側面図である。
【図６】 （ａ）、（ｂ）はレーザマーキングで被覆管表面に刻印された従来の刻印文字を示す図である。
【図７】 被覆管表面にローリングで刻印された従来の刻印を示す図である。
【符号の説明】
１  被覆管
１０  レーザマーキング装置
１２  レーザ発振器
１３  ガルバノミラー
１４  駆動装置
８ａ，８ｂ 輪郭線
【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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