私の思いと技術的覚え書き

溶接と熱処理のこと

　今回の未だ解決の目処もつかない深刻な原発事故に接し、既存の手持ち書籍や図書館で借りた関連書籍を含め１０冊程度を読み流したでしょうか。
　そんな中、福島第一原発・４号炉の原子炉圧力容器の製造メーカーであるバブコック日立の元設計技術者である田中三彦氏の著した「原発はなぜ危険か」について、記憶に残る記述も多く書き留めてみたい。
　福島原発４号炉の炉心圧力容器は、広島県呉市の港（戦艦大和を作った場所）付近にあるそうです。福島第一・４号炉の製造当時、製造メーカーに在籍し、驚くべき体験をした著者の記録でもあります。
　原子炉圧力容器の大きさは、原子炉の方式にもよりますが沸騰水型（ＰＷＲ）の最大級となる電気出力１１０万ｋＷクラスでは、直径７ｍ弱、高さ２０数ｍ、重量７００トン程にもなるそうです。福島第一原発・４号炉は７８万ｋＷ強と、最大級の炉に比べれば小型ですが、圧力容器の内径５.５ｍ、高さ２１ｍ、重量５００トンと、それなりに大きなものです。
　圧力容器は鋼鉄製で厚さの正確な数値は明記されていませんが寸法や重量から推察して１０ｃｍ前後はあるのでしょう。この様な厚板の容器の製造を行うについては、ビール缶を作る様な工法、すなわち深しぼりプレス加工でポンとできるものではありません。多数枚の厚板平板の鋼板を曲げ加工し、それでドーナッツ状の輪を作り、さらに積み上げて長手方向に伸ばしていくという工法（図参照）が取られる様です。そして、各厚板鋼板同士の溶接で接合していくことになります。当然、溶接前の寸法精度も重要でしょうし、溶接の際による熱歪みによる寸法の狂いにも細心の注意を払い、溶接欠陥がないかどうかの検査も繰り返し行いつつ工作されることと想像されます。
　さて、ここからが核心の話なのですが、溶接後の圧力容器の厚板素材内には溶接時の局所加熱により残留応力が存在するのですが、これをそのままにすると事後の破壊の起点になりかねないので、残留応力を除去する作業が焼鈍（しょうどん：焼きなましと同意）という作業なのだそうです。この作業は、圧力容器を熱処理炉に搬入し６００度Ｃ＋αの温度まで徐々に加温し１０時間前後保持し、その後２日くらいを掛けて徐冷するという行程となります。当然、焼鈍作業後は製品の寸法を再計測し、狂いが基準以下であることを再確認するのですが、福島第一・４号炉の圧力容器では焼鈍後の予想だにしない狂い（真円度の過大）を生じていたのだと云います。この理由について、筆者は焼鈍中の製品の固定が不十分で、製品自体の自重により変形を生じたのであろうとしています。
　そこで、一流の陶芸家であれば、こりゃダメだとスクラップにして作り直しとなる訳ですが、ここまでの作業工程で約２年を要しており、製品は一品モノですから、再製作することになれば数十億円を捨て、発注会社（東電）へ遅延損害金の問題も出て来ます。そこで、取られた方法は、それなりのコンピューター・シミュレーションを前提として、真円度の狂いを矯正すべく内部に複数のジャッキを入れ押し出し作業により修正したのだそうです。そして、その後は再度の焼鈍作業と最終寸法測定によりセーフとなったそうなのです。焼鈍の加熱時間は過大となると、素材の粘り強さを劣化させてしまうことから最大時間が定められており、正に一発勝負の賭であったと著者は述べています。

悲嘆の中でも春は来る

　数日前より福島辺りが揺れ続けてます。素人ながら余震と云うより、誘発された新たな地震の様に思いますが、何れにしても不安になります。

　原発事故も立派にチェルノブイリと対等のレベル７となり、長く世界に記憶されることでしょう。しかし、昨日の首相の会見を聞いていましたが、なんともメーセージ力のない、聞く価値のない内容であったと感じたのは私だけでしょうか。

　しかし、この数日、近隣をクルマで走っていると、何処も桜がほぼ満開です。思わずクルマを駐め桜の下に立ち、桜吹雪の洗礼を受けてしまいました。被災地は、悲嘆に暮れ、余震に、そして放射能に怯え過ごしておられ、それどころではないと思います。（運良く）今回は被災地とはならなかった私地でも、被災地とは比較しようもない低いレベルですが、悲嘆と怯えがあるのですが、この様な桜を見ると心は和むものです。