R&D of invar duct for fabrication of 2nd JSNS moderators
JSNSモデレータ2号機製作のためのインバー配管の研究開発
原田 正英; 勅使河原 誠; 前川 藤夫; 大井 元貴; 春日井 好己; 高田 弘
Harada, Masahide; Teshigawara, Makoto; Maekawa, Fujio; Oi, Motoki; Kasugai, Yoshimi; Takada, Hiroshi
JSNS/J-PARCには、3台の多層構造を有する超臨界水素モデレーターがある。モデレータ1号機の製作において、室温層及び極低温層での熱収縮の違いが、製造プロセスを困難にさせることがわかった。そこで、モデレーター2号機の製作のために、配管材料として低熱収縮材料、インバーを使用することを提案した。製造性を確認するためのインバー配管に関する曲げ試験,溶接試験,異材継手試験を行った。まず、直径22mmの配管を曲げ半径44mmでの曲げ試験を行い、液体窒素で予備冷却し低速なら問題なく曲がることを確認した。TIG溶接では、溶接開先を変えて、適切な開先形状を決定した。そして、接合部分を含む摩擦圧接による異材継手インバー-A6061製とインバー-SS316L製のロッドから、サイズ60mm,直径4又は6mmの試験片を切り出し、2温度(室温と77K(液体窒素温度)で、引張試験を行った。その結果、どの接合材も、接合強度(0.2%耐力)が母材よりも大きいことがわかった。以上より、インバー配管は、モデレーター2号機に使用可能であることを確認できた。
Japan Spallation Neutron Source (JSNS) in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) has three super-critical hydrogen moderators. The moderator piping has a multilayer structure; a cryogenic layer, a vacuum layer, a helium layer and a cooling water layer. Through the fabrication of the current (1st) moderators, we learned that thermal shrinkage between room temperature (R.T.) and cryogenic temperature at the cryogenic layer made the fabrication process very difficult. Therefore, for the spare (2nd) moderators, we proposed to use a low thermal shrinkage material, Invar, as a piping material. However, there were items to be solved for realizing the Invar duct inview of the fabrication. In this presentation, we report results of (1) Bending test, (2) Welding test and (3) Dissimilar joint test on the Invar duct. (1) In the bending test, the Invar ducts of 22 mm in diameter and 1.5 mm in thickness were tried to be bent into an elbow with 40 mm in radius. By pre-cooling the duct in the liquid nitrogen followed by the bending with slow speed (1 minute), the duct could be bent without any cracks. (2) Through some welding testes by TIG-welding, the proper groove geometry was determined. (3) For the dissimilar joint test, tensile specimens including a bonding region having size of 4 or 6 mm in diameter at the smallest part and 60 mm in length were cut from three rods made by Invar-A6061 and Invar-SS316L, respectively. Those rods were bonded by the friction welding. All specimens were examined at two temperatures, R.T. and 77 K (liquid nitrogen temperature), resulting that 0.2% proof stresses corresponding to the bonding strengths were larger than those of base materials for both the Invar-A6061 and the Invar-SS316L cases. The present result indicates that the Invar duct is available for the 2nd moderators.
使用言語 : English
掲載資料名 : Journal of Nuclear Materials
: 450
: 1-3
ページ数 : p.104 - 109
発行年月 : 2014/07
出版社名 : Elsevier
発表会議名 : 11th International Workshop on Spallation Materials Technology (IWSMT-11)
開催年月 : 2012/11
開催都市 : Ghent
開催国 : Belgium
特許データ :
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キーワード : no keyword
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広報プレスリリース :
論文解説記事
(成果普及情報誌)
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受委託・共同研究相手機関 :
 
登録番号 : BB20122486
抄録集掲載番号 : 42000871
論文投稿番号 : 14528
Accesses  (From Jun. 2, 2014)
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パーセンタイル:100
分野:Materials Science, Multidisciplinary
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