JP2000510641A - マイクロ波による厚壁セラミック部品の接合方法と接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マイクロ波エネルギーを用いてセラミック部品（４１，４２）の接合プロセスにおいて使用される装置は、マイクロ波環状炉（４４）を含む。マイクロ波環状炉（４４）は、円形の断面を有するセラミック部品（４１，４２）間の接合部分を覆う。セラミック部品によるマイクロ波エネルギーの吸収率を高めるために、セラミック部品（４１，４２）の表面に、オートクレーブ処理されたセラミック組成物が塗布され得る。少なくとも１つの導波管（４５）が、マイクロ波源と一緒にマイクロ波環状炉（４４）に取り付けられ、回転台（４８）は、マイクロ波エネルギーを接合部分に集束させるマイクロ波環状炉（４４）の内側のセラミック部品（４１，４２）間の接合部分を回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロ波による厚壁セラミック部品の接合方法と接合装置 発明の背景 本発明は、セラミック部品の新規な接合方法に関する。本発明は、１実施態様 において、核廃棄物または他の有害廃棄物を格納容器に充填した後、その格納容 器に蓋を接合する方法に関する。 １９８４年３月２０日に付与された米国特許番号４，４３７，５７８では、放 射性物質の最終保管用コンテナをカバーで密閉する方法を開示しており、そのコ ンテナ及びカバーの少なくとも１つが、セラミックス材料及び金属材料から選択 される材料から構成されていて、コンテナとカバーは互いに協同して台座部分に 適切にはめ込まれ、コンテナが密閉されている時は、コンテナの台座上にプレス トレスを与えることでカバーが固定される。この方法は、研磨後、耐食性の高い 、変形可能材料からなる薄い均一層を、そのコンテナ及びカバーの台座部分の少 なくとも１つに塗布する工程を含み得る。層の材料は、変形可能なセラミックス でよい。 １９８５年７月１６日に付与された米国特許番号４，５２９，８５７では、ガ ラス封着材とカップリング材のスラリーを混合する工程、封着するため複数のセ ラミック加工物にスラリーを塗布する工程、断熱材でスラリー及び複数の加工物 を覆う工程、スラリー及び複数のセラミック加工物をスラリーの中で液相反応さ せるのに十分な出力、時間及び周波数でマイクロ波を供給する工程、及びスラリ ーと複数のセラミック加工物を冷却させて、セラミック-ガラス-セラミック間を 封着する工程から構成されるセラミック-ガラス-セラミック間の封着材を製造す る方法を開示している。 １９８６年８月１９日に付与された米国特許番号４，６０６，７４８では、マ イクロ波エネルギーを利用して、セラミック-ガラス-セラミック間の封着材及び ガラス封着材、カップリング材、酸化剤を含む封着混合物の製造方法を開示して いる。硝酸ナトリウムが、最も好ましい酸化剤である。製造される封着材は、異 なる微細構造により、より高い強度を有すると記載されている。 １９８８年７月１２日に付与された米国特許番号４，７５７，１７２では、空 洞を真空にするか、過圧するかのいずれかの準備工程を含み、その後の工として 、マイクロ波放射線を２つのセラミック製品に照射する工程、それと同時にセラ ミック製品どうしを圧接するため、セラミック製品に圧縮力を加える工程、及び ２つのセラミック製品の間に形成された接合部を続いてチェックする工程とを含 む２つの非酸化セラミック製品を接合する方法を開示している。４つの基本構成 部品を含む装置で、この方法が実施される。これらの構成部品は、真空／過圧シ ステム、シングルモードマイクロ波アプリケータ、圧縮力アプリケータ、及び接 合部をチェックする非破壊評価装置である。 １９８８年８月３０日に付与された米国特許番号４，７６７，９０２では、マ イクロ波放射線を２つのセラミック製品に照射する工程、それと同時にセラミッ ク製品どうしを圧接するためにセラミック製品に圧縮力を加える工程、及び２つ のセラミック製品の間に形成された接合部を続いてチェックする工程を含む、２ つのセラミック製品を接合する方法を開示している。３つの基本構成部品から成 る装置で、この方法が実施される。これらの構成部品は、真空／過圧システム、 シングルモードマイクロ波アプリケータ、圧縮力アプリケータ、及び接合部の形 成をチェックする非破壊評価装置である。 １９８８年９月２０日に付与された米国特許番号４，７７２，７７０では、２ つのセラミックをマイクロ波エネルギーを使って接合する装置であって、内部に セラミックが配置されている空洞共振器、空洞共振器に封入されるマイクロ波放 射線を製造するマイクロ波発生手段、圧力を加えてセラミックの接合面を対向し て接合させる加圧器、及び接合面でのセラミックの温度が最高になり、セラミッ クの接合されていない端部の方に向かって温度が急速に逃げるように、セラミッ クの温度分布を調整する温度制御装置とを含む装置が開示されている。マイクロ 波発生器には、マイクロ波発振器、クライストロン増幅器、及びアイソレーター が含まれ得る。温度制御装置は、誘電加熱器または誘電加熱機と温度差発生器の 組み合わせもあり得る。 １９８８年１２月２０日に付与された米国特許番号４，７９２，３４８では、 ベータ-アルミナ電解質チユーブとアルファ-アルミナフランジとの間の接合部 を、マイクロ波エネルギーを受けると加熱するような、カップリング材などの添 加物が含まれていない、固形の環状球形のガラス結合剤で製造する方法を開示し ており、その方法には、ベータ-アルミナチューブで発生した熱をガラス球及び アルファ-アルミナフランジに伝えることができるのに十分な時間、マイクロ波 エネルギーでベータ-アルミナチューブを加熱して、ガラス変形温度までガラス 球を加熱するために、加熱工程において、マイクロ波エネルギー源を利用すると いう工程と、ガラス球は、ベータ-アルミナチューブとアルファ-ベータフランジ の表面に深く浸透して両者を連結させ、その結果、連結したベータ-アルミナと アルファ-アルミナの内部におけるガラスの融合によってガラスが結合部を作り 出すということを考慮して、ガラス球を固化するためにチューブを冷却するとい う工程とが含まれる。発明の要約 本発明の目的は、セラミック部品間に漏洩しないセラミック接合部を提供する ことにある。 本発明の他の目的は、マイクロ波エネルギーを用いて、少なくとも約２．５ｃ ｍの厚さを有するセラミック部品を接合するための新規な方法を提供することに ある。 本発明の目的は、核物質はその他の有害な物質または廃棄物の入ったセラミッ ク容器とセラミックの蓋との間に接合部を提供することにある。 本発明の他の目的は、核物質あるいはその他の有害な物質または廃棄物の入っ たセラミック容器とセラミックの蓋との間に、ガス不透過性接合部を提供するこ とにある。 また、本発明の更に他の目的は、核物質あるいはその他の有害な物質または廃 棄物の格納システムを含むセラミックの蓋とセラミック容器との間の接合部を封 着するのに適した新規なマイクロ波装置を提供することにある。 このような目的は、以下の説明から明らかになる他の目的と同様に、本発明に よる以下（ａ）〜（ｃ）を含む方法によって達成される： （ａ）微粒のセラミック組成物をオートクレーブで処理して、セラミック部品 間の接合部にマイクロ波エネルギーを次に加えた際にセラミック組成物 によるマイクロ波エネルギーの吸収を増大させる濃度にまでその水素形 態含有量を増加させること、 （ｂ）オートクレーブ処理された微粒のセラミック組成物を接合されるセラミ ック部品の表面に塗布すること、および （ｃ）接合される部品のセラミック組成物が塗布された表面どうしを合わせる ことと、セラミック部品間のセラミック組成物を再加熱して再反応させ ることによって、接合部を封着するためにセラミック部品間の接合部に マイクロ波エネルギーを集束させることを含み、マイクロ波エネルギー は十分なパワーを有し、接合部を封着するために十分な時間均一に接合 部に加えられる。 本発明は、また以下の装置を含む： セラミック部品をマイクロ波で接合させる装置であって、以下の（ａ）〜（ｃ ）を含む装置： （ａ）断面が円形であるセラミック部品間の接合部分を覆うことができるマイ クロ波環状炉、 （ｂ）マイクロ波環状炉に取り付けられた少なくとも１つのマイクロ波導波管 、及び （ｃ）マイクロ波導波管に接続されるマイクロ波源。図面の簡単な説明 図１は、核廃棄物または有害廃棄物用の卵形のセラミック容器の１／４部分の 縦断面図であり、コンテナの複数の層のそれぞれの接合部を示す図である。 図２は、円筒形のコンテナの１／４部分透視図であり、コンテナの複数の層の それぞれの接合部を示す図である。 図３は、図１で図示したコンテナと同様に、セラミック容器と蓋とが一体的に 接合されている、内側及び外側のセラミック容器と蓋との間の接合部を覆うマイ クロ波熱システムの部分断面図である。 図４は、セラミック容器とその蓋の外側の接合部分を覆うマイクロ波装置の斜 視図である。発明の好ましい実施態様 本発明の方法は、あらゆる種類の接合部、例えば、重複部、突出部、または山 と溝などを有する厚いセラミック部品を接合できる。セラミック部品は、少なく とも約５ｃｍの厚さであることが好ましい。そのセラミック部品は、押出成形ま たは振動固締めによって形成されたコンテナの容器及び蓋であり得る。好適な実 施態様では、本発明は、マイクロ波エネルギーを容器と蓋との間にある界面及び 微粒中間層のセラミック組成物に当てた後に、容器と蓋とを接合するのに特に有 用である。その中間層のセラミック組成物により、容器と蓋との間の境界部にマ イクロ波エネルギーを当てた後に、その容器と蓋とが接合できる。ある場合には 、セラミック容器及びセラミックの蓋を合わせ面にはめ合わせられる山と溝を有 することが望ましい。 そのセラミック部品は、カオリン、赤色粘土、ムライト、アルミナ、酸化マグ ネシウム、マグネシウム・アルミニウム・尖晶石、窒化物及び炭化物セラミック ス、及びその混合物のようなケイ酸塩材料または酸化セラミックスから構成され 得る。微粒のセラミック組成物は、セラミック部品と同じ成分を含有しているこ とが好ましい。また、微粒のセラミック組成物の粒径は、接合されるセラミック 部品の多孔率によって選択されることが好ましい。つまり、部品の孔が大きくな ればなるほど使用される粒径が粗くなるということである。その逆もまた真であ る。微粒のセラミック組成物の粒径は、普通約２ｎｍ〜約２ｍｍの範囲内である 。 微粒のセラミック組成物は、セラミック組成物に水素フォームを封入するのに 十分な時間、最大蒸気圧約２．５ＧＰａでスチームオートクレーブで処理される のが好ましい。 一般的に、マイクロ波エネルギーは、約６００ＭＨＺ〜約６，０００ＭＨＺの 範囲内の１つないし複数の周波数で供給される。マイクロ波エネルギーは、約７ ００ＭＨＺ〜約４，０００ＭＨＺの範囲内の１つないし複数の周波数、例えば、 約９１５ＭＨＺまたは約２，４５０ＭＨＺの周波数で供給されるのが好ましい。 通常の好適な方法では、マイクロ波エネルギーは、約９１５ＭＨＺ及び約２，４ ５０ＭＨＺの両方の周波数で供給される。 部品間の接合部は断熱材で覆われており、また同様に断熱材はマイクロ波炉に よって覆われているのが好ましい。 セラミック部品は、通常円筒形または卵形である場合は、部品間の接合部がマ イクロ波の領域内にあるように、セラミック部品は共に共通の軸の周りを回転さ せられるのが好ましい。 接合される部品は、その境界部分で突合せ面を有するのが好ましい。境界部の 突合せ面は、平坦または傾斜させられるのが好ましい。接合される部品は、境界 部で嵌合される山と溝を有するのが好ましい。これらの山と溝の断面は、好まし くは三角形または台形である。 本発明の方法によって接合せれ得るセラミックコンテナの容器及び蓋は、本願 と同時に出願され、参考として本願に盛り込まれているＡｎａｔｏｌｙ Ｅ．Ｒ ｏｋｈｖａｇｅｒとＡｄａｍ Ｂ．Ｋｈｉｚｈの「厚壁セラミック製品の作製方 法と作製装置」という名称の米国特許出願に記載されている方法によって製造さ れ得る。本発明の方法によって接合し得るセラミックコンテナの容器及び蓋は、 本願と同時に出願され、参考として本願に盛り込まれているＡｎａｔｏｌｙ Ｅ ．ＲｏｋｈｖａｇｅｒとＡｄａｍ Ｂ．Ｋｈｉｚｈの「大型厚壁セラミックコン テナ」という名称の米国特許出願に記載されている。 コンテナの組立は、技術的な方法である。正確な製造を保証するため、かなり 厳しい品質管理が行われる。これには、セラミック本体及び完成したコンテナ部 品の非破壊評価が含まれる。個々のコンテナ容器は、それに合う蓋と共に製造さ れる。まず、コンテナの容器部分及び蓋部分が製造され、その後予備組立が別々 ではあるが、同じ生産周期内で行われ、そしてコンテナ容器及び蓋は、微粒のセ ラミック接合剤と一緒に顧客に提供される。セラミック本体全体の均質性を向上 させるためには、微粒セラミック接合剤がコンテナ容器及び蓋と同じ組成を有す る。これによって、使用時のマイクロ波による熱処理やその他の衝撃のために起 こる熱膨張の間のクラックを防止する。 コンテナの容器と蓋の断面は円形であるのが好ましい。コンテナの容器及び蓋 の接合を確実にするために、カップ状の容器及び蓋カバーの接合面は、歯車歯状 のクラッチとして形成されるのが好ましく、接合面は、どちらも環状の接合面全 体に正確に機械加工されるのが好ましい。接合部における粉末セラミック接合材 の保持率を保証するために、密度の高いミクロとマクロの山と溝が製造され得る 。山と溝の断面は、三角形または台形であり得る。廃棄物を入れ、容器に蓋をす る工程の後、容器と蓋の接合は、廃棄物生産場所で行われる。本発明の好適なマ イクロ波による接合システムは、その容器と蓋のために設計されている。 内容物、例えば、固体の核廃棄物、その他の有害廃棄物または核廃棄物と有害 廃棄物との混合物をセラミックコンテナの容器の中に入れた後、コンテナに蓋を し、密封してあらゆる漏れを永久に防ぐ。この目的を達成するために、方法、シ ステム及びセラミック封着材が、本発明のために開発されてきた。 図１は、核廃棄物または有害廃棄物あるいはその混合物用の卵形のセラミック コンテナの１／４の縦断面図であり、コンテナの複数の層の各々における接合部 を示している。外装保護スチールシェル１は、上部１ａと下部１ｂから構成され ている。上部１ａと下部１ｂには、それぞれフランジ２ａ及び２ｂが付いている 。フランジ２ａと２ｂ部分のまわりには、ボルト３ａを取り付けるための穴が一 列に並び、外装保護スチールシェル１の上部１ａ及び下部１ｂを固定するため、 ボルト３ａは一列に並んだ各組の穴に挿入され、ナット３ｂにねじって取り付け られる。セラミックまたは金属の粒粉末の高密度パック４は、固体の放射性物質 あるいは放射性廃棄物及び有害廃棄物（図示せず）を覆っている。パック４は、 ワイヤー補強された金属フォイルバスケット５に入っている。内側（第１）セラ ミックの蓋６ａは、内側（第１）セラミック容器６ｂの上に図示される。コンテ ナシェルの接合部７、つまりセラミックの蓋６ａとセラミック容器６ｂの境界面 で、蓋６ａ側には溝そして容器６ｂ側には突起物として図示されている。第１の 金属線補強フォイルバッグ８は、内装コンテナシェル、つまり、６ａと６ｂを覆 う。９ａと９ｂから成る中間バルク層がフォイルバック８を覆っていて、中間バ ルク層９ａ、９ｂは、グラファイトホウ素鉱石及び重晶石粒粉末混合物からでき ている。中間バルク層の上部９ａと中間バルク層の下部９ｂとの間の接合部は１ ０で示す。中間バルク層（９ａと９ｂ）は、第２金属線補強フォイルバッグ１１ に覆われている。外側（第２）セラミック蓋１２ａは、外側（第２）セラミック 容器 １２ｂにふたをして、共に第２のコンテナシエルを形成し、山と溝の形式でその 間に接合部１３を有する。アルミニウムのハニカム状の緩和層１４が第２コンテ ナシェルを覆っている。アルミニウムのハニカム状の緩和層１４は、一時的ある いは永久的なスチールシェル（ジャケット）１に覆われている。 コンテナの完璧さを保証するために、セラミックの蓋は、セラミックコンテナ 容器と同じ物理的、化学的特性及び壁の構造を持つ。これは、容器及び蓋を同時 に製造して、全工程及び全作業を一緒に行い、それらが最終的に封着工程におい て接合されるまで適合した１セットとして組み合わせを保った状態にしておくこ とで達成される。コンテナ容器と蓋の接合している環状部分は、クラッチとして 形成されるのが好ましい。 図２は、コンテナの複数の層の各々の接合部を示す円筒形容器の４分の１部分 斜視図である。外装スチールケース２０は、上部２０ａ及び下部２０ｂから成る 。上部２０ａ及び下部２０ｂはそれぞれ、フランジ２２ａ及び２２ｂを有する。 フランジ２２ａ及び２２ｂの周りには、ボルト２２ａを取り付けるための穴が一 列に並び、外装保護スチールケースの上部２０ａ及び下部２０ｂを固定するため 、ボルト２２ａは一列に並んだ各組の穴に挿入され、ナット２２ｂ（図示せず） にねじって取り付けられる。内側セラミック容器２８は内側セラミック蓋２９で 蓋をされる。外側セラミック容器２４は外側セラミック蓋２５で蓋をされる。セ ラミック接合材は、容器２８と蓋２９の間の境界部３０及び、容器２４と蓋２５ の境界部３１にある。境界部３０及び３１は、容器２８及び２９とそれぞれの蓋 ２４及び２５の間の境界部に山及び溝を含む。グラファイト粉末２６から成る中 間層は、容器２８と蓋２９から成る内側容器一式と容器２４と蓋２５から成る外 側容器一式との間の隙間にある。この隙間は、セラミック栓２７によって維持さ れる。外側容器（２４‐２５）の周りには、アルミニウムのハニカム状緩和層２ ３がある。アルミニウムのハニカム状緩和層２３は、一時的あるいは永久的なス チールケース（ジャケット）２０で覆われる。 容器と蓋の接合面はどちらも機械加工して、セラミック接合材の粒子を吸収し て維持することができる密度の高いミクロとマクロの山及び溝を得るのが好まし い。セラミック接合材は、セラミック容器及び蓋の材料の構成物と同様の微粒子 を含むのが好ましい。加工時間の短縮と、マイクロ波で誘導したセラミック焼結 （熱接合及び封着プロセス）の促進のため、粉末セラミック組成物は、まず、最 高２．５ＧＰａまでの蒸気圧で、オートクレーブ処理され、そして／あるいは、 カーボンミクロパウダードーピングがセラミック粉末混合物に添加される。オー トクレーブ処理後、この粉末セラミック組成物は１００℃で乾燥され、プラスチ ック・バッグの中に詰められ、コンテナの容器や蓋の部分と一緒に有害廃棄物処 理場に送られる。顧客サイドでは、容器に廃棄物を詰める直前に、粉末セラミッ ク組成物がコンテナと蓋の両方の接合面の溝のグリッドに擦り込まれる。 コンテナの外側表面部のマイクロ波による熱処理を促進し、マイクロ波による 熱処理後のコンテナの冷却プロセスを確実なものにするため、最大数センチメー トルの厚さのセラミック耐熱層及び断熱ブランケット層が塗布される。この断熱 ブランケット層は、接合部分の中心に関して対称に位置付けされ、このブランケ ットの高さは、セラミック本体の壁の厚さの２〜３倍であるのが好ましい。 核廃棄物あるいは有害廃棄物用コンテナの実施の形態において、断熱ブランケ ットは、容器の蓋と一緒に、顧客に提供され、コンテナ容器の上に置かれて、コ ンテナの現地組立て時に取り付けられる。コンテナの廃棄物の積載と被覆は、鉄 道車両のプラットホームの上で行われるのが好ましい。このプラットホームによ り、コンテナを回転させて、均一な熱処理を実施することができる。組み立てら れたコンテナは、図３及び図４で示された構造を有するマイクロ波加熱システム （ＭＷＴＳ）で処理される。 図３は、マイクロ波環状炉３１の部分断面図であり、図１で図示したコンテナ と同様、セラミック・コンテナの容器６ｂ及び１２ｂと蓋６ａ及び１２ａは一体 的に接合している。コンテナの容器６ｂ及び１２ｂは、それぞれコンテナの蓋６ ａ及び１２ａで蓋がされている。内側蓋６ａの内径はφで示され、コンテナの中 身に合った任意の適当な寸法でよい。容器６ｂ及び１２ｂと蓋６ａ及び１２ａの 間の接合部７及び１３はそれぞれ、台形断面の２連の山及び溝から成る。簡略化 するため、接合部７及び１３は、同じ高さで図示する。図１で図示したように、 接合部７及び１３は、内側接合部７を外側接合部１３より高い位置にして、異な る高さにするのが好ましく、それにより、時間がたつとマイクロ波環状炉３１よ る接合部７への浸入が可能になって、内側セラミック容器６ｂとその蓋６ａの間 の接合部が封着される。接合部７及び１３の山及び溝は、本発明のオートクレー ブ処理された微粒のセラミック接合材で被覆される。内側コンテナ（６ａ−６ｂ ）と外側コンテナ（１２ａ−１２ｂ）との間には、グラファイト粉末層９ａ及び ９ｂがある。弾性ストッパーの金属板１５あるいは金属フォイルバッグ９ｂの先 端により、蓋６ａ及び蓋１２ａの間の位置でグラファイト粉末９ａの層が維持さ れる。同様に、断熱セラミック・ブランケット３０が、接合部７及び１３を覆う 。マイクロ波炉のリング・ジャケット３１の断面図が断熱ジャケット３０の周り に図示される。環状炉３１の両側のマイクロ波導波管３２は、環状炉３１に取り 付けられ、（図示されないエネルギー源からの）マイクロ波エネルギー３３を接 合部７及び１３に運搬して、蓋６ａと容器６ｂ及び蓋１２ａと容器１２ｂをそれ ぞれ一体的に封着する。まず最初に内側セラミック・コンテナ（６ａ−６ｂ）を 封着し、その後、２番目のセラミック・コンテナ（１２ａ−１２ｂ）を封着する 前に、コンテナ・システムの残りの部分を組み立てるのが好ましい。 図４は、図３の部分断面図で示したマイクロ波環状炉の斜視図である。図４は 、セラミック・コンテナの容器４１及び蓋４２が一体的に接合され、コンテナの 封着が完了しているマイクロ波環状炉４４を示す。コンテナの容器４１は、コン テナの蓋４２で蓋がされる。容器４１及び蓋４２の間の接合部は、環状炉４４に よって覆われている。断熱ブランケット４３は図示されない接合部を覆う。マイ クロ波環状炉４４はマイクロ波導波管４５と共にその上に取り付けられる。もう 一つのマイクロ波導波管（図示せず）が、マイクロ波環状炉４４の後部側にある のが好ましい。両側にある直立の棒４６が、マイクロ波環状炉４４を支える。ブ ラケット４７は、マイクロ波環状炉４４の上下運動を可能にし、また、中身の入 った組み立て済みのコンテナを、マイクロ波環状炉４４の内外へ水平に運搬する ことも可能にする。回転プラットホーム４８(図示しない電気モーターで駆動)は 、コンテナ運搬用の特別車両（図４には図示せず）の上にあるのが好ましく、マ イクロ波処理の間回転する。 接合部分のみを高温加熱するために、ＭＷＴＳ炉は、コンテナ本体の接合部分 を覆うリング・ジャケット３１として組み立てられるのが好ましい。このリング ・ ジャケット３１は、１個の摺動可能に取り付けられた円形リングで組み立てられ てもよく、あるいは２個の移動可能な半円形の部品で組み立てられてもよい。こ れにより、コンテナが、ＭＷＴＳの作業領域に運搬されるとき、ＭＷＴＳの内外 にコンテナを移動することが可能になる。ＭＷＴＳ炉のリングは、垂直レールの 上に摺動可能に取り付けられる。均一で質の高い熱処理を行うために、このＭＷ ＴＳ炉は、最低２つのマイクロ波源を有し、そのマイクロ波源のそれぞれが異な る作業周波数を有するのが好ましい。 封着プロセスを高めるために、おもりを蓋４２の上部に載せてもよく、及び／ あるいは、マイクロ波炉チェンバ３１の中、あるいは、すべての装置を処理した セラミック部品で覆う追加の密閉容器の中に、真空ポンプを備えてもよい。 マイクロ波処理プロセスは、コンテナの壁の厚さやセラミックの特性に合わせ た熱スケジュールにしたがって進行する。熱処理後、コンテナを固定している車 両の載せ台は注意深くＭＷＴＳから除去され、常温で最低２４時間密閉した待ち 領域に放置され、さらに運搬する前に、コンテナ本体が冷却される。 以上、前述の明細書及び図面により、セラミック部品、特に核廃棄物用のセラ ミック・コンテナ及びその蓋を接合するための新規な方法、装置及び中間層のセ ラミック組成物について説明し図示してきたが、それらは目指す目的及び長所を 満足するものである。しかし、本発明に関する数多くの変更、修正、改良及びそ の他の使用や応用は、本発明の好ましい実施態様を開示する明細書を検討すれば 、当業者にとって明白になる。本発明の精神と範囲から逸脱しないような、この ような変更、修正、改良及びその他の使用や応用はすべて、本発明の範疇である と解釈され、本発明はその特許請求の範囲によってのみ制約される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ， ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ｗ (72)発明者 キーズ、アダム、ビー アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07601、ハッケンサック、プロスペクト アベニュー―２Ｋ 101番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも約２．５ｃｍの厚みを有するセラミック部品を接合する方法であ って、部品と部品の表面どうしを合わせることと、セラミック部品を再加熱 して再反応させることによってセラミック部品間の接合部を封着するため に接合部にマイクロ波エネルギーを集束させることを含み、該マイクロ波エ ネルギーが十分なパワーを有し、接合部を封着するために十分な時間均一に 接合部に加えられる、方法。 ２．少なくとも約２．５ｃｍの厚みを有するセラミック部品を接合する方法であ って、 （ａ）微粒のセラミック組成物をオートクレーブ処理して、セラミック部 品間の接合部にマイクロ波エネルギーを次に加えた際に、セラミック組成 物によるマイクロ波エネルギーの吸収を増大させる濃度にまでその水素形 態含有量を増加させること； （ｂ）該オートクレーブ処理された微粒のセラミック組成物を接合される セラミック部品の表面に塗布すること；及び （ｃ）該接合される部品のセラミック組成物が塗布された表面どうしを合 わせることと、セラミック部品間のセラミック組成物を再加熱して再反応 させることによって接合部を封着するためにセラミック部品間の接合部に マイクロ波エネルギーを集束させること を含み、該マイクロ波エネルギーが十分なパワーを有し、接合部を封着す るために十分な時間均一に接合部に加えられる、方法。 ３．前記接合部がガスが透過しないように封着される、請求項２に記載される方 法。 ４．前記セラミック部品が、ケイ酸塩材料、カオリン、赤色粘土、ムライト、ア ルミナ、酸化マグネシウム、マグネシウムアルミニウムスピネル、窒化物及 び炭化物セラミックス、その他の金属酸化物及びこれらの混合物から成る群 より選択される構成物を有する、請求項２に記載される方法。 ５．前記セラミック部品が、少なくとも約５ｃｍの厚みを有する、請求項２に記 載される方法。 ６．前記セラミック部品が、押出し成形によって形成された容器及びその蓋であ る、請求項２に記載される方法。 ７．前記セラミック部品が、振動固締めによって形成された容器及びその蓋であ る、請求項２に記載される方法。 ８．前記微粒のセラミック組成物が、ケイ酸塩材料、カオリン、赤色粘土、ムラ イト、アルミナ、酸化マグネシウム、マグネシウムアルミニウムスピネル、 窒化物及び炭化物セラミックス、その他の金属酸化物及びこれらの混合物か ら成る群より選択される構成物を有する、請求項２に記載される方法。 ９．前記微粒のセラミック組成物が、セラミック部品と同じ構成要素を含む、請 求項２に記載される方法。 １０．前記微粒のセラミック組成物の粒径が、微細粒子から粗粒子までの範囲に ある、請求項２に記載される方法。 １１．前記微粒のセラミック組成物の粒径が、接合されるセラミック部品の多孔 率によって選択される、請求項１０に記載される方法。 １２．前記微粒のセラミック組成物の粒径が、約２ｎｍ〜約２ｍｍである、請求 項１０に記載される方法。 １３．前記微粒のセラミック組成物が、セラミック組成物に水素形態を導入する のに十分な時間、最大蒸気圧約２．５ＧＰａでスチームオートクレーブ処理 される、請求項２に記載される方法。 １４．前記マイクロ波エネルギーが、約６００ＭＨＺ〜約６０００ＭＨＺの範囲 内の１あるいは複数の周波数で供給される、請求項２に記載される方法。 １５．前記マイクロ波エネルギーが、約７００ＭＨＺ〜約４０００ＭＨＺの範囲 内の１あるいは複数の周波数で供給される、請求項１４に記載の方法。 １６．前記マイクロ波エネルギーが、約９１５ＭＨＺあるいは約２４５０ＭＨＺ の周波数で供給される、請求項１５に記載の方法。 １７．前記マイクロ波エネルギーが、約９１５ＭＨＺ及び約２４５０ＭＨＺの両 方の周波数で供給される、請求項１５に記載の方法。 １８.前記接合されるセラミック部品が、通常、共に円筒形あるいは卵型であり 、工程（ｃ）において軸の周りを共に回転させられる、請求項２に記載の 方 法。 １９．前記接合される部品はその境界で突合せ面を有する、請求項２に記載の方 法。 ２０．前記境界部分の突合せ面は平坦あるいは傾斜させられている、請求項１９ に記載の方法。 ２１．前記接合される部品は、その境界部で山及び溝によって嵌め合わされてい る、請求項１９に記載の方法。 ２２．前記山及び溝の断面が三角形あるいは台形である、請求項２１に記載の方 法。 ２３．前記部品の接合部分が断熱材で覆われ、同様に断熱材はマイクロ波炉によ って覆われる、請求項２に記載の方法。 ２４．セラミック容器の上にセラミック蓋を接合する方法であって、 ａ）微粒のセラミック組成物をオートクレーブ処理して、セラミック部品 間の接合部にマイクロ波エネルギーを次に加えた際にセラミック組成物 によるマイクロ波エネルギーの吸収を増大させる濃度にまでその水素形 態含有量を増加させること； ｂ）該オートクレーブで処理されたセラミック組成物を、蓋及び容器の接 合される部分に塗布すること；及び ｃ）容器の上に蓋を置くことと、容器と蓋の間のセラミック組成物を再加 熱して再反応させることによって接合部を封着するために容器と蓋の接 合部にマイクロ波エネルギーを集束させること を含み、該マイクロ波エネルギーが十分なパワーを有し、接合部を封着す るために十分な時間均一に接合部に加えられる、方法。 ２５．前記セラミック部品が、ケイ酸塩材料、カオリン、赤色粘土、ムライト、 アルミナ、酸化マグネシウム、マグネシウムアルミニウムスピネル、窒化 物及び炭化物セラミックス、その他の金属酸化物及びこれらの混合物から 成る群より選択される構成物を有する、請求項２４に記載の方法。 ２６．前記セラミック部品が、押出し成形あるいは振動固締めによって形成され る容器及びその蓋である、請求項２４に記載の方法。 ２７．前記接合されるセラミック容器及び蓋が、境界部分で突合せ面を有する、 請求項２４に記載の方法。 ２８．前記セラミック容器及び蓋の境界部分で山及び溝が嵌め合わされている、 請求項２７に記載の方法。 ２９．前記山及び溝の断面が、三角形あるいは台形である、請求項２８に記載の 方法。 ３０．前記セラミック容器及び蓋の境界部分にある突合せ面は、平坦あるいは傾 斜させられている、請求項２７に記載の方法。 ３１．前記マイクロ波のエネルギー源がマイクロ波環状炉である、請求項２４に 記載の方法。 ３２．前記マイクロ波エネルギーは、約６００ＭＨＺ〜約６０００ＨＭＺの範囲 内の１ないし複数の周波数で供給される、請求項２４に記載の方法。 ３３．前記マイクロ波エネルギーが約７００ＭＨＺ〜約４０００ＭＨＺの範囲内 の１あるいは複数の周波数で供給される、請求項３２に記載の方法。 ３４．前記マイクロ波エネルギーが約９１５ＭＨＺあるいは約２４５０ＭＨＺの 周波数で供給される、請求項３３に記載の方法。 ３５．前記マイクロ波エネルギーは、約９１５ＭＨＺ及び約２４５０ＭＨＺの両 方の周波数で供給される、請求項３３に記載の方法。 ３６．前記容器と蓋との間の接合部が、セラミック製の断熱材によって覆われ、 同様に、該断熱材はマイクロ波環状炉によって覆われる、請求項３１に記 載の方法。 ３７．前記容器と前記蓋がマイクロ波環状炉の内側で回転させられる、請求項３ ６に記載の方法。 ３８．マイクロ波でセラミック部品を接合する装置であって、 （ａ）断面が円形であるセラミック部品間の接合部分を覆うことができる マイクロ波環状炉； （ｂ）該マイクロ波環状炉に取り付けられた少なくとも１つのマイクロ波 導波管；及び （ｃ）該マイクロ波導波管に接続されるマイクロ波源 を含む装置。 ３９．前記マイクロ波環状炉が、１対の垂直棒に摺動可能に取り付けられる、請 求項３８に記載の装置。 ４０．前記マイクロ波環状炉は、コンテナを回転させるターンテーブルの上の中 央に位置付けられ、断面が円形であるコンテナのセラミック部品間の接合 部は、取り巻くマイクロ波環状炉の内側にある、請求項３８に記載の装置 。 ４１.前記マイクロ波環状炉には２つのマイクロ波導波管が取り付けられている 、請求項３８に記載の装置。