(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状格子板と帯状格子板とを組み合せて格子状の複数個の燃料貯蔵セルを形成した使用済燃料貯蔵ラックを保持する保持装置と、この保持装置で保持された使用済燃料貯蔵ラックの燃料貯蔵セル内に溶接アームで保持された溶接ヘッドを挿入し燃料貯蔵セルの内面を溶接する溶接機と、この溶接機の溶接ヘッドに取り付けられるシールドガスを２重とした溶接トーチとを備え、
前記使用済燃料貯蔵ラックの長手方向の両側に溶接機をそれぞれ設け、使用済燃料貯蔵ラックの両側から燃料貯蔵セルの内面の溶接を行うことを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記溶接機は、前記使用済燃料貯蔵ラックの内側部に位置する燃料貯蔵セルの内面の溶接を最初に行い、前記使用済燃料貯蔵ラックの外周部に位置する燃料貯蔵セルの内面の溶接を後から行うことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
前記溶接機は、前記使用済燃料貯蔵ラックの長手方向の中心より両端面へ向かって、燃料貯蔵セルの内面の溶接を行うことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子力発電所の燃料貯蔵プールで使用される使用済燃料貯蔵ラックの燃料貯蔵セル内面を溶接する溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所の使用済み燃料貯蔵プールで使用される使用済燃料貯蔵ラックには、最近、貯蔵密度を向上させるために高ボロン添加ステンレス鋼材が使用されるようになってきている。すなわち、高ボロン添加ステンレス鋼材としては、ステンレス鋼へのボロン添加量を従来の約0.6wt％から1.0wt％に増加した高ボロン添加ステンレス鋼が使用される。
【０００３】
この高ボロン添加ステンレス鋼材は曲げ延性が低いので、角管に成形するのが困難である。このことから、高ボロン添加ステンレス鋼材を使用した新型使用済燃料貯蔵ラックでは、従来の角管タイプに代えて板材を格子状に構成する構造を採用している。例えば、特開平8-62379号公報に示されるように、平板状格子板と帯状格子板とを組み合せて縦方向に複数個の燃料貯蔵セルを格子状に形成するようにしている。
【０００４】
そして、平板状格子板と帯状格子板との間（燃料貯蔵セルの内面四隅）は溶接で固定する。燃料貯蔵セルの内面四隅の溶接は、格子状に形成された各々の燃料貯蔵セルに溶接トーチを搭載した溶接ヘッドを挿入し、ＴＩＧ溶接を行うようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の溶接装置では、長手方向に対しては長手方向の端より端へ１方向にしか溶接できないため、溶接により生じる変形が１端に集中して生じる虞がある。また、溶接速度が遅く１度に１ヶ所の溶接しかできない。使用済燃料貯蔵ラックの燃料貯蔵セルの内面四隅の溶接個所は、その総数が多いので製作工期が長くなる。
【０００６】
一方、平板状格子板と帯状格子板とを結合する溶接部同士は近接しているため、互いの溶接部の変形の影響を受けやすい。このため溶接する手順が不適切な場合、近接する溶接部に生じた溶接変形により当該溶接部に局部的変形が生じ、この変形のために溶接部に割れが発生する。また、構造物全体としても大きな変形を生じてしまう問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、溶接による変形を防止できると共に効率よく使用済燃料貯蔵ラックの燃料貯蔵セルの内面四隅を溶接できる溶接装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる溶接装置は、平板状格子板と帯状格子板とを組み合せて格子状の複数個の燃料貯蔵セルを形成した使用済燃料貯蔵ラックを保持する保持装置と、この保持装置で保持された使用済燃料貯蔵ラックの燃料貯蔵セル内に溶接アームで保持された溶接ヘッドを挿入し燃料貯蔵セルの内面を溶接する溶接機と、この溶接機の溶接ヘッドに取り付けられるシールドガスを２重とした溶接トーチとを備え、前記使用済燃料貯蔵ラックの長手方向の両側に溶接機をそれぞれ設け、使用済燃料貯蔵ラックの両側から燃料貯蔵セルの内面の溶接を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明に係わる溶接装置では、平板状格子板と帯状格子板とを組み合せて格子状の複数個の燃料貯蔵セルを格子状に形成した使用済燃料貯蔵ラックを保持装置で保持し、保持装置で保持された使用済燃料貯蔵ラックの燃料貯蔵セル内に溶接機の溶接ヘッドを挿入し、シールドガスを２重とした溶接トーチで燃料貯蔵セルの内面四隅を溶接する。
【００１０】
また、請求項１の発明において、前記使用済燃料貯蔵ラックの長手方向の両側に前記溶接機をそれぞれ設け、前記使用済燃料貯蔵ラックの両側から前記燃料貯蔵セルの内面の溶接を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項１の発明の作用に加え、使用済燃料貯蔵ラックの両側からそれぞれの溶接機により、燃料貯蔵セルの内面の溶接を行う。
【００１２】
請求項２の発明に係わる溶接装置は、請求項１の発明において、前記溶接機は、前記使用済燃料貯蔵ラックの内側部に位置する燃料貯蔵セルの内面の溶接を最初に行い、前記使用済燃料貯蔵ラックの外周部に位置する燃料貯蔵セルの内面の溶接を後から行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明に係わる溶接装置では、請求項１の発明の作用に加え、使用済燃料貯蔵ラックの各々の燃料貯蔵セルの内面の溶接にあっては、使用済燃料貯蔵ラックの内側部の溶接を最初に行い外周部の溶接を後から行う。
【００１４】
請求項３の発明に係わる溶接装置は、請求項１の発明において、前記溶接機は、前記使用済燃料貯蔵ラックの長手方向の中心より両端面へ向かって、燃料貯蔵セルの内面の溶接を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明に係わる溶接装置では、請求項１の発明の作用に加え、使用済燃料貯蔵ラックの各々の燃料貯蔵セルの内面の溶接にあっては、使用済燃料貯蔵ラックの長手方向の中心より両端面へ向かって、燃料貯蔵セルの内面の溶接を行う。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる溶接装置の構成図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係わる溶接装置は、溶接対象である使用済燃料貯蔵ラック１を保持する保持装置２と、使用済燃料貯蔵ラック１の燃料貯蔵セルの内面四隅を溶接する２台の溶接機３ａ、３ｂとから構成される。各々の溶接機３ａ、３ｂは、図示省略の操作盤からの指令で操作される。
【００１８】
溶接機３ａ、３ｂは、保持装置２で保持された使用済燃料貯蔵ラック１の長手方向の両側に設置され、それぞれの側から使用済燃料貯蔵ラック１の燃料貯蔵セル内に溶接ヘッド４ａ、４ｂを挿入する。溶接ヘッド４ａ、４ｂは溶接アーム５で保持され操作される。また、溶接ヘッド４ａ、４ｂの先端部には後述のシールドガスを２重とした溶接トーチ６ａ、６ｂが取り付けられている。
【００１９】
以上の説明では、２台の溶接機３ａ、３ｂを設けた場合を示しているが、溶接機３は２台である必要はなく１台であっても良い。１台の場合には保持装置２で保持された使用済燃料貯蔵ラック１の長手方向のいずれか一方側に設置され、使用済燃料貯蔵ラック１の燃料貯蔵セル内に溶接ヘッド４を挿入することになる。
【００２０】
図２は使用済燃料貯蔵ラック１の組立ての説明図であり、図２（ａ）は組立て手順の説明図、図２（ｂ）は平板状格子板と帯状格子板との結合の説明図である。図２（ａ）に示すように平板状格子板７にスリット８を設け、図２（ｂ）に示すように平板状格子板７のスリット８に帯状格子板９の突起部１０を挿入する。帯状格子板９には前後に突起部１０が設けられている。
【００２１】
そして、１枚目の平板状格子板７に複数個の帯状格子板９取り付けたら２枚目の平板状格子板７を用意し帯状格子板９に取り付け、以下同様に２枚目の平板状格子板７に帯状格子板９を取り付け順次燃料貯蔵セル１１を形成していく。この場合、平板状格子板７のスリット８と帯状格子板９の突起部１０との間は仮止めの溶接を行うようにしている。
【００２２】
このようにして形成された使用済燃料貯蔵ラック３は、図３に示すように保持装置２により４５度だけ傾けた状態で保持される。この状態では燃料貯蔵セル１１の内面四隅のうちの一隅が下方に位置することになる。そして、溶接機３の溶接ヘッド４を燃料貯蔵セル１１内に挿入し、まず、下方に位置する一隅に対して溶接を行う。その後、保持装置２を回転させて溶接の終了していない隅を下方に位置させ同様に溶接を行う。
【００２３】
図４は、溶接機３の溶接ヘッド４の先端部の説明図である。溶接ヘッド４はガイドローラ１２により燃料貯蔵セル内を走行する。溶接ヘッド４の先端部の中央部には、溶接アークを発生させる溶接トーチ６、溶加材としてのワイヤを供給するワイヤノズル１３、溶接や溶接ヘッド４の走行を監視したりするＴＶカメラ１４ａ、１４ｂ等が取り付けられている。溶接を監視するＴＶカメラ１４ａには溶接時（溶接アークの発生時）にカメラ入力部を保護するためのフィルター１５が設けられている。
【００２４】
溶接トーチ６は、シールドガスを２重とし溶接アークの集中性を良くしたものであり、図５に示すようにタングステン電極１６の周囲を内側セラミックカップ１７と外側セラミックカップ１８とで包囲するよう形成されている。そして、溶接時には内側セラミックカップ１７と外側セラミックカップ１８との間及び内側セラミックカップ１７内からシールドガスが供給される。
【００２５】
タングステン電極１６の先端に発生した溶接アークは、内側セラミックカップ１７と外側セラミックカップ１８との間から供給されるシールドガスと、内側セラミックカップ１７内から供給されるシールドガスとの２重のシールドガスで保護される。このように、シールドガスを２重化することにより強制的にアークを集束させ、通常のＴＩＧ溶接トーチに比べ３〜６倍に溶接速度が向上できる。
【００２６】
次に、溶接機３で使用済燃料貯蔵ラック１の燃料貯蔵セル１１の内面四隅を溶接する際には、燃料貯蔵セル１１の変形を低減するために以下の順序で溶接を行う。図６に示すように、予め使用済燃料貯蔵ラック１を内側部１９と外周部２０に分け、まず内側部１９の溶接を先行させて行い、その後に外周部２０の溶接を行う。
【００２７】
これにより、内側部１９の溶接時に発生する変形に対しては外周部２０が拘束する方向に作用し変形を抑制する。一方、外周部２０の溶接を行うときは、溶接が既に完了している内側部１９が変形を拘束する役目を果たす。このため、使用済燃料貯蔵ラック１全体の変形を低減することができる。
【００２８】
また、使用済燃料貯蔵ラック１の長手方向に対する溶接変形に対しては、２台の溶接機３ａ、３ｂの各々の溶接ヘッド４ａ、４ｂを使用済燃料貯蔵ラック１の両側から中心位置まで挿入し、その中心位置から左右へ引き戻しながらそれぞれ溶接を行う。これにより、使用済燃料貯蔵ラック１の長手方向に対する溶接変形は両端側に開放されていくため、溶接終了後の変形を低減できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、平板状格子板と帯状格子板とを組み合せて構成する使用済燃料貯蔵ラックの燃料貯蔵セル内の溶接を効率的に行うことができる。また、溶接順序を使用済燃料貯蔵ラックの内側部と外周部とに分け、内側部の溶接を完了させた後に外周部の溶接を行うので断面の溶接変形を低減できる。
【００３０】
また、２台の溶接機を用いた場合には、使用済燃料貯蔵ラックの両側からそれぞれ溶接ヘッドを挿入し、使用済燃料貯蔵ラックの長手方向の中心位置から左右対称に両端へ溶接を行うので、長手方向の溶接変形を低減することができると共に、１度に２ヶ所の溶接が可能となり製作工期を半減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる溶接装置の構成図。
【図２】本発明の実施の形態における使用済燃料貯蔵ラックの組立ての説明図。
【図３】本発明の実施の形態における保持装置で使用済燃料貯蔵ラックを保持した状態を示す斜視図。
【図４】本発明の実施の形態における溶接機の溶接ヘッド先端部の説明図。
【図５】本発明の実施の形態における溶接トーチの説明図。
【図６】本発明の実施の形態における使用済燃料貯蔵ラックの平面図。
【符号の説明】
１  使用済燃料貯蔵ラック
２  保持装置
３  溶接機
４  溶接ヘッド
５  溶接アーム
６  溶接トーチ
７  平板状格子板
８  スリット
９  帯状格子板
１０  突起部
１１  燃料貯蔵セル
１２  ガイドローラ
１３  ワイヤノズル
１４  ＴＶカメラ
１５  フィルター
１６  タングステン電極
１７  内側セラミックカップ
１８  外側セラミックカップ
１９  内側部
２０  外側部
【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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