JP2009209437A - Hollow sintered metal compact, bubbler for neutron source liquids metallic targets using it, and its manufacturing method - Google Patents

Hollow sintered metal compact, bubbler for neutron source liquids metallic targets using it, and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bubbler for a neutron source liquid metal target capable of withstanding an impact erosion damage because a macroscopic negative pressure accompanying the discontinuous deformation at the liquid/solid boundary along an inner wall of a vessel during rapid deformation of a vessel structural material from a difference in acoustic impedance of a liquid/solid metal takes place and so-called cavitation occurs, and also, the impact erosion damage composed of micropit groups are generated at the solid boundary subjected to the microscopic damage accompanying cavitation breakdown. <P>SOLUTION: A raw material for hollow which substantially diffuses or volatilizes by sintering is used and the raw material for hollow is removed by sintering. The set hollow metal sintered compact is obtained by press and sintering steps. The hollow metal sintered compact is installed as the bubbler in the prescribed position of the mercury target vessel. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高エネルギーの陽子ビームを液体金属に入射して、核破砕反応により高強度のパルス中性子を発生させるとともに液体金属自身を冷却材として利用する中性子源用液体金属ターゲットに関するものである。   The present invention relates to a liquid metal target for a neutron source in which a high-energy proton beam is incident on a liquid metal to generate high-intensity pulsed neutrons by a nuclear fragmentation reaction and the liquid metal itself is used as a coolant.

まず、「モリブデンパイプ及びその製造方法」として、特開平6−174970に本出願人による発明が示されている。この発明においては、光コネクターのフェルールとして使用可能なモリブデンパイプを安価に提供するため、ラバー内底部にナイロン糸の一端を固定した重りを固定し、ナイロン糸の上端を固定部に固定し、張力を与え、ラバー内にモリブデン粉を充填し、口金でラバーを閉じ、これを水圧プレスしてプレス体を得る方法が示されている。そしてプレス体を中焼してナイロン糸を除去して中穴を形成し、焼結する。この後、管引き加工を行ってモリブデンパイプを得る方法が示されている。この発明においては、水圧プレスするとゴムの収縮で棒が曲がってしまい、中穴のまっすぐなものが得られない。また、バブラーとしての使用において必須の複数の穴を準備することができない。   First, Japanese Patent Laid-Open No. 6-174970 discloses an invention by the present applicant as “molybdenum pipe and manufacturing method thereof”. In this invention, in order to provide inexpensively a molybdenum pipe that can be used as a ferrule of an optical connector, a weight that fixes one end of a nylon thread is fixed to the inner bottom part of the rubber, and an upper end of the nylon thread is fixed to a fixed part. The rubber is filled with molybdenum powder, the rubber is closed with a die, and this is hydraulically pressed to obtain a pressed body. The press body is then baked to remove the nylon thread to form an inner hole and sintered. After this, a method for obtaining a molybdenum pipe by pipe drawing is shown. In this invention, when the hydraulic press is performed, the rod is bent due to the shrinkage of the rubber, and a straight hole cannot be obtained. In addition, a plurality of holes essential for use as a bubbler cannot be prepared.

たとえば特開2001−259753においては「中空部品の製造方法」として、中空部品の製造に関してプレス加工を行う方法について示されている。中空部品の製造に際して、中空内部に非圧縮性の流動体を充満封入した中空金属素材を、プレス加工して所定外形状に成形した後に、中空内部の非圧縮性流動体を排出するようにする。これにより、プレス加工時における中空金属素材の材料流動メカニズムは、中実体のそれと同様となり、しかも内部充填材である流動体は、その特性から金属等の固体に比較してはるかに流動性に富む。この発明においては材料に多くの流動性が必要であり、プレス加工が適用できない場合には適用できない。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-259753 describes a method for performing press working on the production of a hollow part as “a method for producing a hollow part”. When manufacturing a hollow part, a hollow metal material filled with an incompressible fluid in a hollow interior is pressed into a predetermined outer shape, and then the incompressible fluid inside the hollow is discharged. . As a result, the material flow mechanism of the hollow metal material during pressing is the same as that of the solid material, and the fluid that is the internal filler is much more fluid than the solid such as metal due to its characteristics. . In the present invention, the material requires a lot of fluidity and cannot be applied when press working cannot be applied.

特開2006−297412の「中空形状部品の製造方法」として鋼材からなる円筒部材あるいは底付円筒部材の内部に、内部圧力保持金属を挿入した鍛造用素材に鍛造加工を施し所定の外形形状に成形した後、鍛造品を内部圧力保持金属の融点以上の温度に加熱して、内部圧力保持金属を溶融・除去して、鋼材からなる中空部品を得る方法が示されている。この場合には内部金属を溶融除去する必要がある。細い径を得ようとした場合には、穴の詰まりが生じることが容易に想像できる。   According to Japanese Patent Laid-Open No. 2006-297412, “for manufacturing hollow-shaped parts”, a forging material in which an internal pressure-holding metal is inserted into a cylindrical member made of steel or a bottomed cylindrical member is forged to form a predetermined outer shape. After that, a method is shown in which the forged product is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the internal pressure holding metal to melt and remove the internal pressure holding metal to obtain a hollow part made of steel. In this case, it is necessary to melt and remove the internal metal. It can be easily imagined that hole clogging occurs when trying to obtain a narrow diameter.

また、特開平9−285905の「微細深穴加工法」や特開2000−94219の「放電加工用極細パイプ電極及び電極装置」として示されている技術内容は、精度の高い極細穴を少数加工するための技術であり、バブラーとしての多量の穴を加工するには時間、コストの面からも適さない。   Further, the technical contents shown as “fine deep hole machining method” in Japanese Patent Laid-Open No. 9-285905 and “ultra fine pipe electrode and electrode device for electric discharge machining” in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-94219 are used to machine a small number of highly fine holes. This technique is not suitable for processing a large amount of holes as a bubbler in terms of time and cost.

バブラーについては特開2002-083777の「バブラー」において、焼結された多孔質の金属を利用したバブラーを利用している。特開2001−131754においては、薄膜蒸着用試料を気化させるためのバブラーが示されている。いずれの発明も、バブル形状と数を制御可能とする核破砕中性子ターゲット用の液体金属に適用できる技術ではない。   As for the bubbler, a bubbler using a sintered porous metal is used in “bubbler” of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-083777. JP 2001-131754 discloses a bubbler for vaporizing a thin film deposition sample. Neither invention is a technology that can be applied to a liquid metal for a spallation neutron target capable of controlling the bubble shape and number.

近年、中性子線利用研究の重要性が急速に増加しつつあり、次世代核破砕中性子線源の計画が米国(SNS計画)、EU(ESS計画)、日本(高エネ機構−原子力機構統合計画)で進められている。これら世界の3大計画は、いずれも大強度の中性子束を得るため、いまだ経験したことのない数MWの陽子ビームをターゲットに入射させる予定で、ここでの陽子ビームのエネルギーは1〜3GeVである。一般に数MW級のターゲットは、ターゲット内の発熱が数百MkW/mに達するため、固体金属を水冷する現行の方式に対して、冷却材としての機能が併用できる液体水銀をターゲットした方式の採用が決定している。
図1に液体水銀ターゲットが曝される環境を模式的に示す。MW級のパルス陽子線が水銀ターゲット中に入射するときに、液体水銀内部では急激な発熱に伴う膨張波が発生するが、膨張波は圧力波となって容器に向かって水銀中を音速で伝播し、衝撃的な荷重が容器壁面に負荷される。また、液体/固体金属の音響インピーダンスの差異から、容器構造材料の急速変形時に容器内壁に沿った液/固体界面で不連続変形に伴う巨視的な負圧が起こる。この負圧により液体界面近傍では、いわゆるキャビテーションが生じる条件が成立するため、キャビテーション気泡崩壊に伴う微視的局所衝撃を受けた固体側界面ではマイクロピット群からなる衝撃壊食損傷、すなわちピッティング損傷が生じる。パルス陽子ビームは25Hzで入射されるため、衝撃壊食が固体金属容器の寿命を決定する因子となる。したがって、中性子源の運転安定性およびターゲット容器の耐久性向上には、この衝撃壊食挙動を把握し、損傷を的確に評価・考慮した容器構造の設計、さらには損傷抑制技術の開発が肝要である。
特開平6−174970号公報 特開2001−259753号公報 特開2006−297412号公報 特開平9−285905号公報 特開2000−94219号公報 特開2002-083777号公報 特開2001−131754号公報
In recent years, the importance of neutron beam research has been increasing rapidly, and plans for next-generation spallation neutron sources are the United States (SNS program), EU (ESS program), and Japan (High Energy Agency-JAEA integrated program). It is being advanced in. The three major plans in the world plan to inject a proton beam of several MW, which has not been experienced yet, into the target in order to obtain a high-intensity neutron flux. The energy of the proton beam here is 1 to 3 GeV. is there. In general, a target of several MW class has a heat generation in the target reaching several hundred MkW / m 3 , so that liquid mercury that can be used as a coolant can be used in combination with the current method of cooling a solid metal with water. Adoption has been decided.
Figure 1 schematically shows the environment where the liquid mercury target is exposed. When a MW-class pulse proton beam enters the mercury target, an expansion wave is generated in the liquid mercury due to sudden heat generation, but the expansion wave becomes a pressure wave and propagates through the mercury at a speed of sound. Then, a shocking load is applied to the container wall surface. Also, due to the difference in acoustic impedance between liquid / solid metal, a macroscopic negative pressure accompanying discontinuous deformation occurs at the liquid / solid interface along the inner wall of the container during rapid deformation of the container structural material. This negative pressure establishes a condition that causes so-called cavitation near the liquid interface, so impact erosion damage consisting of micropits, that is, pitting damage, at the solid side interface that has received microscopic local impact due to cavitation bubble collapse. Occurs. Since the pulsed proton beam is incident at 25 Hz, impact erosion is a factor that determines the lifetime of the solid metal container. Therefore, in order to improve the operational stability of the neutron source and the durability of the target vessel, it is important to understand the impact erosion behavior, design the vessel structure that accurately evaluates and considers damage, and develop damage suppression technology. is there.
JP-A-6-174970 JP 2001-259753 A JP 2006-297412 A JP 9-285905 A JP 2000-94219 A JP 2002-083777 A JP 2001-131754 A

世界的に高出力の中性子源の開発が行われているが、中性子を発生させるターゲット材には、陽子線の入射により発生する熱の除去に有利であることから液体水銀が使用され始めてきた。米国SNS(Spallation Neutron Source)では実際の水銀ターゲットでの運転が2006年から開始された。   Although high-power neutron sources are being developed worldwide, liquid mercury has begun to be used as a target material for generating neutrons because it is advantageous for removing heat generated by the incidence of proton beams. The US SNS (Spallation Neutron Source) started operation in 2006 with an actual mercury target.

日本では、陽子ビームの発生、利用の研究施設群J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)施設で、液体水銀ターゲットを用いたパルス中性子源の建設が進んでいる。図1に液体水銀ターゲットが曝される環境を模式的に示す。MW級のパルス陽子線が水銀ターゲット中に入射するときに、液体水銀内部では急激な発熱に伴う膨張波が発生するが、膨張波は圧力波となって容器に向かって水銀中を音速で伝播し、衝撃的な荷重が容器壁面に負荷される。そのため、液体水銀中で構造材との共存などを含めた構造の健全性および長い寿命を確保するための制御技術が現在研究開発されている。構造健全性を確保する技術の一つに材料の腐食、衝撃壊食損傷を防ぐ技術がある。衝撃壊食損傷はピッティング損傷として重大な損傷を与えることが予測されている。(二川正敏,“パルス中性子源水銀ターゲットにおける陽子ビーム励起圧力波による衝撃腐食”日本原子力学会誌,Vol.47, No.8 p14〜19 (2005))このピッティング損傷を減少させる手段を考察し、衝撃波を吸収するための画期的な技術を開発する。ピッティングの損傷を防ぐために、バブルによる衝撃吸収が効果的であることは、1990年代から予見されてきた(K.Skala and G. Bauer,“ON THE PRESSURE WAVE PROBLEM IN LIQUID METAL TARGETS FOR PULSED SPALLATION NEUTRON SOURCES”, PSI Proceedings 95-02, Vol.II, pp.559~571 (1995cc))。   In Japan, the construction of a pulsed neutron source using a liquid mercury target is advancing at the J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) facility for generating and using proton beams. Figure 1 schematically shows the environment where the liquid mercury target is exposed. When a MW-class pulse proton beam enters the mercury target, an expansion wave is generated in the liquid mercury due to sudden heat generation, but the expansion wave becomes a pressure wave and propagates through the mercury at a speed of sound. Then, a shocking load is applied to the container wall surface. For this reason, control technologies for ensuring the soundness and long life of the structure including the coexistence with structural materials in liquid mercury are currently being researched and developed. One technique for ensuring structural integrity is to prevent material corrosion and impact erosion damage. Impact erosion damage is predicted to cause significant damage as pitting damage. (Masatoshi Futagawa, “Shock Corrosion by Proton Beam-Excited Pressure Wave in Pulsed Neutron Source Mercury Target” Journal of the Atomic Energy Society of Japan, Vol.47, No.8 p14-19 (2005)) Develop innovative technology to absorb shock waves. It has been foreseen since the 1990s that shock absorption by bubbles has been effective in preventing damage to pitting (K. Skala and G. Bauer, “ON THE PRESSURE WAVE PROBLEM IN LIQUID METAL TARGETS FOR PULSED SPALLATION NEUTRON SOURCES ”, PSI Proceedings 95-02, Vol.II, pp.559-571 (1995cc)).

液体/固体金属の音響インピーダンスの差異から、容器構造材料の急速変形時に容器内壁に沿った液/固体界面で不連続変形に伴う巨視的な負圧が起こる。この負圧により液体界面近傍では、いわゆるキャビテーションが生じる条件が成立するため、キャビテーション崩壊に伴う微視的局所衝撃を受けた固体側界面ではマイクロピット群からなる衝撃壊食損傷、すなわちピッティング損傷が生じる。パルス陽子ビームは25Hzで入射されるため、衝撃壊食が固体金属容器の寿命を決定する因子となる。したがって、中性子源の運転安定性およびターゲット容器の耐久性向上には、この衝撃壊食挙動を把握し、損傷を的確に評価・考慮した容器構造の設計、さらには損傷抑制技術の開発が肝要である。バブルが衝撃吸収に有効であることは予見だけはされてはきたが、その発生方法、導入方法、適正な投入量については示されてこなかった。本発明において、導入方法、適正量についての考察を進め、ターゲットの寿命、能力の適正化を進めた。   Due to the difference in acoustic impedance of liquid / solid metal, macroscopic negative pressure accompanying discontinuous deformation occurs at the liquid / solid interface along the inner wall of the container during rapid deformation of the container structural material. Because of this negative pressure, so-called cavitation conditions are established in the vicinity of the liquid interface, so impact erosion damage consisting of micropits, that is, pitting damage, is caused at the solid side interface that has received microscopic local impact due to cavitation collapse. Arise. Since the pulsed proton beam is incident at 25 Hz, impact erosion is a factor that determines the lifetime of the solid metal container. Therefore, in order to improve the operational stability of the neutron source and the durability of the target vessel, it is important to understand the impact erosion behavior, design the vessel structure that accurately evaluates and considers damage, and develop damage suppression technology. is there. Although it has been foreseen that the bubble is effective in absorbing the shock, the generation method, introduction method, and appropriate input amount have not been shown. In the present invention, the introduction method and the appropriate amount were considered, and the lifetime and capacity of the target were optimized.

本発明では焼結によって実質的に拡散または揮発する中空用素材を利用し、その中空用素材を焼結によって除去し、プレス、焼結の工程によって設定した中空金属焼結体を得ることができる(図2)。中空金属焼結体を用いたことを特徴とするバブラーにより、現在までにはなかった小径でかつ外部の形状は自由に設計可能なバブラーを得ることができ、衝撃波を吸収するのに十分なバブルを得ることができる。それにより、ターゲット寿命を延長し、中性子源の運転安定性を向上することができる。また、図3に示すように中空用素材を複数かつ任意の配置とすることができるため、バブラーの穴配置の自由な設計や、一定方向の流れ、もしくは渦状のバブルを発生することができる。これらを用いて長寿命でかつ衝撃壊食損傷による容器損傷の少ない信頼性の高い液体金属ターゲットシステムの確立が可能となる。   In the present invention, a hollow material that substantially diffuses or volatilizes by sintering can be used, and the hollow material can be removed by sintering to obtain a hollow metal sintered body set by pressing and sintering processes. (FIG. 2). A bubbler characterized by the use of a hollow metal sintered body can provide a bubbler with a small diameter and an external shape that has never been designed before, and enough bubbles to absorb shock waves. Can be obtained. Thereby, the target life can be extended and the operational stability of the neutron source can be improved. In addition, as shown in FIG. 3, a plurality of hollow materials can be arranged in an arbitrary arrangement, so that it is possible to freely design a bubbler hole arrangement, to generate a flow in a certain direction, or to generate a spiral bubble. By using these, it is possible to establish a highly reliable liquid metal target system that has a long life and little container damage due to impact erosion damage.

特に、本発明のバブラーとして使用される中空金属焼結体は、穴径がφ100μm以下の直径で、長さが3mm以上で、且つアスペクト比(長さ/穴径)30以上の貫通中空穴を有するものである。本発明において、アスペクト比の穴径とは、バブラーのガス導入部から放出部方向に対し垂直方向の任意断面で得られる穴の穴径とし、各々の穴の穴径を平均した値であり、その断面が円以外の場合は同一の面積を有する円に換算した際のその直径とする。又、アスペクト比の長さとは、バブラーのガス導入口から排出口までの最短距離(バブラーの厚さに該当)であり、中空穴にうねりや曲りがある場合、即ち実質的に長さが長い場合もアスペクト比は30以上になる。   Particularly, the hollow metal sintered body used as the bubbler of the present invention has a through-hole having a hole diameter of φ100 μm or less, a length of 3 mm or more, and an aspect ratio (length / hole diameter) of 30 or more. I have it. In the present invention, the hole diameter of the aspect ratio is a hole diameter obtained by an arbitrary cross section perpendicular to the discharge portion direction from the gas introducing portion of the bubbler, and is a value obtained by averaging the hole diameters of the respective holes, When the cross section is other than a circle, the diameter when converted to a circle having the same area is used. The length of the aspect ratio is the shortest distance from the gas inlet to the outlet of the bubbler (corresponding to the thickness of the bubbler). When the hollow hole has undulations or bends, that is, the length is substantially long. Even in this case, the aspect ratio is 30 or more.

本発明によれば、微細な穴を得たバブラーを得ることができる。また、そのバブラーを用いた中性子源用ターゲットを構築できる。
ここで、このようにして得られたバブラーは、長さ方向に向かってストレートなものだけでなく、任意な形状のものを作製できる。これは、ガラスファイバーが自由な形状のものを作製することができることに起因する。これにより、バブルの流れを制御するための曲げ、うねり、方向などを任意にした穴の組み合わせを実現したバブラーを作製できる。また、穴の数には実質的に制限がない。そして、製造が極めて簡便、容易であり、もしも機械加工で作製するととても複雑でコストのかかる加工を簡単に実現できる。また、従来の作製方法では不可能な、直径が一定でなく、階段状のもの、つまりは異なる内径のものがつながった穴も作製できるなど、現在までに無い特徴的なバブラーを安価に作製することが可能となる。
According to the present invention, a bubbler having fine holes can be obtained. Moreover, the target for neutron sources using the bubbler can be constructed.
Here, the bubbler thus obtained can be produced not only in a straight direction in the length direction but also in an arbitrary shape. This is due to the fact that glass fibers having a free shape can be produced. Thereby, the bubbler which implement | achieved the combination of the hole which made bending, the wave | undulation, direction, etc. for controlling the flow of a bubble arbitrary is producible. Further, the number of holes is not substantially limited. And it is very simple and easy to manufacture, and if it is manufactured by machining, it is possible to easily realize very complicated and expensive processing. In addition, it is possible to produce a unique bubbler at a low cost, which is not possible with conventional manufacturing methods, such as holes that are not constant in diameter and that have a stepped shape, that is, holes with different inner diameters connected to each other. It becomes possible.

また、本発明においては中性子源用の液体水銀を中心に記述したが、中空部材の製法として、広く産業上の利用が可能であり、また、バブラーとして今までにできなかった小さなサイズのバブルを形成することができる。また、本説明では次期建設が進んでいる水銀ターゲットのみに絞っての説明を行ったが、鉛ビスマスを始めとする液体ターゲットへの利用が可能である。   In the present invention, liquid mercury for a neutron source has been mainly described. However, as a method for manufacturing a hollow member, it can be widely used industrially, and a bubble of a small size that has not been possible so far as a bubbler. Can be formed. In addition, in this explanation, the explanation is limited to only the mercury target that is under construction in the next stage, but it can be used for liquid targets such as lead bismuth.

本願第1の発明に係る、焼結によって拡散または揮発することを利用し、焼結金属の融点未満の融点の材質をプレスし、その中空素材を焼結によって除去することを特徴とする工程によって得られ、2個以上の中空穴をプレス、焼結の過程で形成することを特徴とする中空金属焼結体によれば、工業的に機械加工では不可能であったダイスを工業的に安定して作製することが可能になる。   By utilizing the diffusion or volatilization by sintering according to the first invention of the present application, pressing a material having a melting point lower than the melting point of the sintered metal, and removing the hollow material by sintering. According to the hollow metal sintered body obtained by forming two or more hollow holes in the process of pressing and sintering, it is possible to industrially stabilize a die that was impossible by industrial machining. It becomes possible to produce.

本願第2、第3、及び第4の発明に係わる、中空金属焼結体中で、中空形状及びその配置を任意に設定、製作加工を可能とする微小中空穴を有することを特徴とする金属焼結体によれば、現在までにはなかった小径かつその配置を自由に設計できる中空金属を作製できる。   A metal characterized in that, in the hollow metal sintered body according to the second, third, and fourth inventions of the present application, a hollow shape and an arrangement thereof are arbitrarily set, and a minute hollow hole that enables manufacturing processing is provided. According to the sintered body, it is possible to produce a hollow metal that has a small diameter and that can be freely designed.

本願第5の発明に係る、中空体を切り出し、貫通穴としてガスを通過させることを特徴とする核破砕中性子源液体金属ターゲットのバブラーによれば、現在までにはなかった小径でかつその配置及び外部の形状が自由に設計可能なバブラーを得ることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, a bubbler of a spallation neutron source liquid metal target characterized in that a hollow body is cut out and gas is passed as a through hole. A bubbler whose external shape can be freely designed can be obtained.

本願第6の発明に係る、穴径をφ100μm以下の直径で、長さ3mm以上の長さとしたことを特徴とする核破砕中性子源液体水銀ターゲット用バブラーによれば、従来なかったような、ターゲット容器としての構造を保った上で効果的なバブルを得ることができるバブラーを作製することができる。   According to the bubbler for a spallation neutron source liquid mercury target according to the sixth invention of the present application, characterized in that the hole diameter is a diameter of φ100 μm or less and a length of 3 mm or more. A bubbler capable of obtaining effective bubbles while maintaining the structure as a container can be produced.

本願第7の発明に係る、発生したバブルのうち90%以上の個数が100μm以下のバブルであることを特徴とする核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラーによれば、バブルが小さいことにより十分に衝撃吸収の効果があるバブルを発生することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, a bubbler for a spallation neutron source liquid metal target characterized in that 90% or more of the generated bubbles are bubbles of 100 μm or less. Bubbles having an effect of absorbing shock can be generated.

本願第8の発明に係る、中空構造を200個以上の穴を配置したことを特徴とする核破砕中性子源液体ターゲット用バブラーによれば、衝撃吸収能力を持ったバブルの構築にいたるバブルを発生することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, a bubble structure for a spallation neutron source liquid target characterized by arranging a hollow structure with 200 or more holes is generated. can do.

ターゲット容器(図7)は大きくなることはなく、配管部を除く容器の寸法はおおよそ長さ約800mm,幅約500mm、高さ約100mm程度である。本発明では、バブルが水銀中で0.1容積%以上になることが重要であり、これは水銀流量とガス注入流量で決まり、ガス注入流量はバブルの大きさを決定するパラメータ(ガス注入流量が低いと微小なバブルができる)となる。中空構造に配置される穴200個以上は100μmのバブルを0.1容積%注入する際に必要な数である。又、ターゲット容器内の水銀流量が増加すれば、穴の数は増やす必要があるが、穴の数が200個以上あれば問題がない。なお、液体金属中に100mmのバブルを0.1容積%以上で注入できるバブラーは現存していない。   The target container (FIG. 7) does not become large, and the dimensions of the container excluding the piping part are approximately 800 mm in length, approximately 500 mm in width, and approximately 100 mm in height. In the present invention, it is important that bubbles be 0.1% by volume or more in mercury. This is determined by the mercury flow rate and the gas injection flow rate, and the gas injection flow rate is a parameter (gas injection flow rate) that determines the size of the bubble. If it is low, a fine bubble is formed). The number of holes of 200 or more arranged in the hollow structure is the number necessary for injecting 0.1% by volume of 100 μm bubbles. If the mercury flow rate in the target container increases, the number of holes needs to be increased, but there is no problem if the number of holes is 200 or more. Note that there is no existing bubbler that can inject a 100 mm bubble into a liquid metal at 0.1% by volume or more.

本願第9の発明に係る、バブラー通過後の液体中の金属のうち、バブルが0.1容積%以上の容積としたことを特徴とする液体ターゲット用バブラーによれば、衝撃吸収能力を持ったバブルの構築にいたるバブルを発生することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, the liquid target bubbler is characterized in that, among the metals in the liquid after passing through the bubbler, the bubble has a volume of 0.1% by volume or more. Bubbles can be generated that lead to bubble construction.

本願第10の発明に係る、バブラーの穴周辺を容易に任意形状とすることができ、平面形状とした場合に比較してバブル形状の制御を容易にできる核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラーによれば、衝撃吸収能力を持ったバブルの構築にいたるバブルを発生することができる。   A bubbler for a spallation neutron source liquid metal target according to the tenth invention of the present application can be easily formed into an arbitrary shape around the hole of the bubbler and can easily control the bubble shape as compared with the case of a planar shape. According to this, it is possible to generate a bubble leading to the construction of a bubble having a shock absorbing ability.

本願第11の発明に係る、バブラーを2箇所以上配置し、その配置は陽子線入射面以外で、液体金属の上流側とする核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラーによれば、効率的にバブルを導入することができ、1箇所の配置とは全く異なり効率的な衝撃吸収を行うことができる。   According to the eleventh aspect of the present invention, two or more bubblers are arranged, and the arrangement is other than the proton beam incident surface, and the bubbler for the spallation neutron source liquid metal target on the upstream side of the liquid metal is efficiently bubbled. It is possible to introduce an effective shock absorption, which is completely different from the arrangement at one place.

本願第12、及び第13の発明に係る、ターゲット容器内での水銀中0.1容積%以上の気体を含むことを特徴とし、2000時間以上の寿命を有する核破砕中性子源液体ターゲット用バブラーによれば、従来頻繁だった交換作業を延長させることができ、寿命の延長でもたらされる直接的な効果以外にも、結果として放射性廃棄物を減少させることができる。   According to the twelfth and thirteenth inventions of the present invention, there is provided a bubble target for a spallation neutron source liquid target having a lifetime of 2000 hours or more, characterized by containing 0.1% by volume or more of gas in mercury in the target container. According to the present invention, it is possible to extend the replacement work that has been frequently performed in the past, and to reduce the radioactive waste as a result in addition to the direct effects brought about by the extension of the lifetime.

以下、本発明について更に詳しく説明する。
(実施例1)
図4に、中空金属焼結体の作製におけるプレス工程を示す。標準的な粉末である平均粒径5μmのモリブデン粉末を用いた。ここで、φ25mmの金型に10gのモリブデン粉末を投入し、予備的に5MPaでパンチでプレスし、一旦パンチを抜き取って平坦面を得る。予備的なプレスは圧力が小さいほど、その次の工程の高いプレス圧との界面の割れが起こりにくく、例えばパンチを置くだけでも良い。あとは穴の伸直性の必要な度合いによって任意に設定することができる。この平坦面に目的とする穴径に応じた中空用材質を配置する。例えば、ナイロン糸φ0.2mm、φ0.3mm、石英ガラス、パイレックスのφ0.1mmのガラス、いずれでも後に述べる実験としてバブラーとしての穴径を確保することができた(図5)。また、予備プレスの後、等量である10gの粉末を追加し、200MPaでプレスした。この後に1800℃水素中での10時間の焼結を行うと、理論密度の95%以上である9.8g/cmの密度が得られた。いずれも、上述した材質は焼結によって消失し、穴はバブラーとしての使用条件を満たすように埋め込んだ長さ全体にわたって貫通部分が確保できていた。また、穴径、長さはプレス体の焼結収縮と同等の収縮であった。このようにして作製した穴を利用してバブリングに供することができた。ナイロンなどの柔らかい材質を選択した場合、穴がプレス圧によって楕円形状に扁平なものになったが、実際のバブラーとしての使用には支障とはならなかった。また、プレスの方法としてCIPのような等方的な手段をとれば、穴の変形は防ぐことができる。このようにして得られた穴から、任意に切り出しを行うことで、バブラーとしての活用を行うことができる。これは複雑形状のバブラーのノズルを作製する際にも、粉末冶金法を適用すれば、任意の形状のノズルを任意の位置に確保できることを意味する。このようなアスペクト比30以上を持つ穴は、機械加工での作製は現在の技術においては不可能である。
(実施例2)
ステンレスを用いても同様の結果を得ることができた。同様にφ25mmのダイスに実施例1と同様のプロセスで20gの粉末を、124MPa、581MPa、678MPaでプレスを行い、φ0.1mmのガラスファイバーを埋め込むことで、所定形状の穴を準備することができた(図6)。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
Example 1
In FIG. 4, the press process in preparation of a hollow metal sintered compact is shown. A standard powder of molybdenum powder having an average particle diameter of 5 μm was used. Here, 10 g of molybdenum powder is put into a φ25 mm mold, preliminarily pressed with a punch at 5 MPa, and the punch is once extracted to obtain a flat surface. In the preliminary press, the smaller the pressure, the less likely the interface cracks with the high press pressure in the next step, and for example, only a punch may be placed. The rest can be arbitrarily set according to the required degree of straightness of the hole. A hollow material corresponding to the target hole diameter is disposed on the flat surface. For example, in any of nylon yarns φ0.2 mm, φ0.3 mm, quartz glass, and Pyrex φ0.1 mm glass, a hole diameter as a bubbler could be secured as an experiment described later (FIG. 5). Further, after preliminary pressing, an equal amount of 10 g of powder was added and pressed at 200 MPa. Thereafter, when sintering was performed in hydrogen at 1800 ° C. for 10 hours, a density of 9.8 g / cm 3 , which is 95% or more of the theoretical density, was obtained. In any case, the above-mentioned material disappeared by sintering, and the through-hole was secured over the entire length of the hole embedded so as to satisfy the use condition as a bubbler. The hole diameter and length were the same as the sintered shrinkage of the pressed body. The holes thus prepared could be used for bubbling. When a soft material such as nylon was selected, the hole was flattened into an oval shape by the press pressure, but this did not hinder the use as an actual bubbler. Further, if an isotropic means such as CIP is used as a pressing method, deformation of the hole can be prevented. By arbitrarily cutting out from the hole thus obtained, it can be used as a bubbler. This means that a nozzle having an arbitrary shape can be secured at an arbitrary position by applying the powder metallurgy method even when producing a nozzle having a complicated shape. Such a hole having an aspect ratio of 30 or more cannot be manufactured by machining with the current technology.
(Example 2)
Similar results could be obtained using stainless steel. Similarly, a hole of a predetermined shape can be prepared by pressing 20 g of powder into a φ25 mm die in the same process as in Example 1 at 124 MPa, 581 MPa, and 678 MPa, and embedding φ0.1 mm glass fiber. (FIG. 6).

124MPaのプレス圧力においては、プレス体密度59.4%において1000℃の1時間の焼結で68.5%の密度が得られた。プレス体密度59.1%のプレス体において1030℃の1時間の焼結で67.34%、1200℃の1時間の2回目焼結後で90.81%、1300℃の1時間の3回目焼結後で95.4%の密度が得られた。   At a press pressure of 124 MPa, a density of 68.5% was obtained by sintering at 1000 ° C. for 1 hour at a press body density of 59.4%. After pressing for 2 hours at 67.34% and 1200 ° C for 1 hour after sintering for 1 hour at 1030 ° C in a pressed body having a pressed body density of 59.1%, the third time at 90.81% and 1300 ° C for 1 hour. A density of 95.4% was obtained after sintering.

また、581MPaのプレス圧力においてプレス体密度74.77%、1030℃の1時間の焼結で87.06%、1200℃の1時間の2回目焼結後で96.10%、1300℃の1時間の3回目焼結後で97.65%の密度が得られた。更に、678MPaのプレス圧力においてプレス体密度76.84%、1030℃の1時間の焼結で89.24%、1200℃の1時間の2回目焼結後で97.52%、1300℃の1時間の3回目焼結後で97.60%の密度が得られた。これらの結果から、プレス体圧力が焼結密度と相関があり、初期の密度上昇に大きく関係することがわかった。   Also, after pressing for the second time of 87.06% and 1200 ° C for 1 hour at a press body density of 74.77% and 1030 ° C for 1 hour at a pressing pressure of 581 MPa, 96.10% and 1300 ° C for 1 hour, respectively. A density of 97.65% was obtained after the third sintering of time. Further, the press body density is 76.84% at a pressing pressure of 678 MPa, 89.24% by sintering for 1 hour at 1030 ° C., 97.52% after 1 second sintering at 1200 ° C., 1 at 1300 ° C. A density of 97.60% was obtained after the third sintering of time. From these results, it was found that the press body pressure has a correlation with the sintered density and is greatly related to the initial density increase.

Moの場合にはプレス体(プレス圧力387MPa)で、70%の密度だったものが、1875℃1時間の焼結により92%の密度となった。
このようにバブラーとしては、粉末冶金のプロセスを取ることができる材料であれば、材質を問わず作製が可能である。
(実施例3)
上述してきたような方法により、1軸の金型プレスにおいても、何本ものファイバーを並べることにより複数の穴を開けることが可能になり、更に、多層にプレスすることにより、より多くの穴を開けることができる。例えば1層に20本並べたファイバーを、少量ずつの粉末の充填、プレスによって各層間で穴が平行になるように10層重ねることにより、容易に200個の穴を準備することができる。
In the case of Mo, a pressed body (pressing pressure 387 MPa), which had a density of 70%, became a density of 92% by sintering at 1875 ° C. for 1 hour.
As described above, the bubbler can be manufactured regardless of the material as long as it is a material that can be processed by powder metallurgy.
(Example 3)
With the method as described above, even in a single-screw mold press, it becomes possible to open a plurality of holes by arranging a number of fibers, and more holes can be formed by pressing in multiple layers. Can be opened. For example, 200 holes can be easily prepared by stacking 10 layers of fibers arranged in one layer so that the holes are parallel to each other by filling and pressing a small amount of powder.

より複雑、かつ複数の穴をあける場合には、CIPを用いることができる。多数、また、任意形状の配置を行うことができ、バブルを渦状に発生させることも可能となる。
また、中空の穴は、長さ方向にストレートなものだけでなく、任意な形状のものを作製することができる。これはガラスファイバーがストレートなものだけでなく、自由な形状のものを作製することができることに起因する。これにより、ガス、即ち、バブルの流れを制御するための曲げ、うねり、方向などを任意にした穴の組み合わせを実現したバブラーを作製できる。また、上述したように、穴の数には制限がない。また、製造が極めて簡便、容易であり、機械加工では不可能な形状も工業的に可能になる。ここで、従来の作製方法では不可能な、直径が一定ではなく、階段状、テーパー状、樽状、鼓状などの任意の形状、任意の内径がつながったものが穴も作製できるなど、現在までに出来ていなかった特徴的な金属中空体を作製することが可能である。
CIP can be used when making more complicated holes. Many and arbitrary shapes can be arranged, and bubbles can be generated in a spiral shape.
Moreover, the hollow hole can be produced not only in a straight direction in the length direction but also in an arbitrary shape. This is because not only straight glass fibers but also free shapes can be produced. Thereby, the bubbler which implement | achieved the combination of the hole which made the bending, the wave | undulation, direction, etc. for controlling the flow of gas, ie, a bubble, can be produced. Further, as described above, there is no limit on the number of holes. In addition, manufacturing is extremely simple and easy, and shapes that are impossible by machining are industrially possible. Here, the diameter is not constant, which is impossible with the conventional manufacturing method, and any shape such as a step, taper, barrel, or drum shape, and a hole with any inner diameter connected can be made. It is possible to produce a characteristic metal hollow body that has not been made so far.

また、中空の状態は、プレス、焼結の段階では貫通したものとしては得られないため、穴をつぶさない手法により任意形状への切り出しを行うことができる。例えばワイヤー放電加工などにより、貫通穴を確保した状態でのバブラーへの形状加工を行うことができる。また、そのようにして得られたバブラーはターゲットのステンレス容器の効果的な箇所へ溶接やフランジとしての取り付けを行うことができる。このようにしてガス導入部との接続ができる状態とし、ヘリウムガスを導入する。   Moreover, since a hollow state cannot be obtained as a through-hole at the stage of pressing and sintering, it can be cut into an arbitrary shape by a technique that does not crush holes. For example, shape processing to a bubbler in a state in which a through hole is secured can be performed by wire electric discharge machining or the like. Further, the bubbler thus obtained can be welded or attached as a flange to an effective location of the target stainless steel container. In this way, the connection with the gas introduction part is made possible, and helium gas is introduced.

これらのバブラーは上述した実施例で示したように、穴が十分に多い状態で効果を発揮し、200個以上の穴でバブリングすることが効果的である。このバブルは0.1容積%以上のバブルによって衝撃緩衝の効果を得ることができ、ターゲット容器の損傷を少なくし、2000時間以上の寿命を有することができる。バブルは0.01容積%以下の導入であると衝撃吸収の効果が得られない。特にバブルの大きさは重要であり、100ミクロン以下のバブルが殆どを占める状態が必要である。核破砕中性子源液体金属ターゲットでは200以上の穴がないと、十分に容積の効果を得ることができない。
(実施例4)
以上のような工程で作製したバブラーを用いることにより、ターゲット容器への損耗が著しく減少する。
As shown in the above-described embodiments, these bubblers exhibit an effect in a state where there are sufficiently many holes, and it is effective to perform bubbling with 200 or more holes. This bubble can obtain an impact buffering effect with a bubble of 0.1% by volume or more, can reduce damage to the target container, and can have a life of 2000 hours or more. If the bubble is introduced in an amount of 0.01% by volume or less, the impact absorbing effect cannot be obtained. In particular, the size of the bubble is important, and a state in which most bubbles of 100 microns or less occupy is necessary. If the spallation neutron source liquid metal target has no more than 200 holes, the volume effect cannot be obtained sufficiently.
Example 4
By using the bubbler produced by the above process, the wear on the target container is significantly reduced.

導入ガスとしてはヘリウムガスを導入することにより、水銀を劣化させることなく、また、効果的に衝撃波を低減することが可能となる。
一方、水銀はバブラー材料に対して濡れ性が悪いために、バブラーから排出されたガスが、バブラー材料に付着して、バブル形状を制御することが困難となる。J−PARCセンターの発明者のグループは、水銀中でのガス及びガスバブルの挙動を実験、及び数値解析により調査し、水銀ターゲット中の水銀流れを利用し、バブラー外形を最適化することにより、ガスを引きちぎり、バブル形状が制御可能である見通しを得た。
By introducing helium gas as the introduction gas, shock waves can be effectively reduced without deteriorating mercury.
On the other hand, since mercury has poor wettability with the bubbler material, the gas discharged from the bubbler adheres to the bubbler material, making it difficult to control the bubble shape. The group of inventors of the J-PARC Center investigated the behavior of gases and gas bubbles in mercury by experiments and numerical analysis, and optimized the bubbler profile by utilizing the mercury flow in the mercury target. The bubble shape can be controlled.

バブラーの穴周辺が平面の場合、水銀の流れによるガスを引きちぎることは期待できないが、本工程で作製した中空金属焼結体では、容易に任意形状とすることができるため、水銀の流れを利用したバブラー形状の加工が可能である。水銀の流速を5m/sとし、バブラー外形を凸形状とすることで、100μmのバブルを水銀中に導入することが可能となる。以上のような工程で作製したバブラーは、容易に任意形状とすることが可能なため、最適なバブラー形状に加工することが可能である。   If the area around the hole of the bubbler is flat, it cannot be expected to tear off the gas due to the flow of mercury, but the hollow metal sintered body produced in this process can be easily formed into an arbitrary shape. Can be processed. By making the mercury flow rate 5 m / s and the bubbler outer shape convex, it becomes possible to introduce 100 μm bubbles into the mercury. Since the bubbler produced by the above steps can be easily formed into an arbitrary shape, it can be processed into an optimum bubbler shape.

図7及び図8に数値解析によって得られたバブルの軌跡、及びバブラーの設置位置を示す。図7及び図8に示す2ヶ所にバブラーを設置することにより、水銀ターゲットのターゲット容器の損耗が激しい陽子線入射面近傍、及び発生する圧力波が高い位置へ気泡を効率的に送ることが可能である。本工程で作製したバブラーは、溶接やフランジ接続等により任意の位置に設置可能なため、水銀ターゲット中の最適な位置にバブラーを設置することが可能である。   7 and 8 show the bubble trajectory obtained by the numerical analysis and the position of the bubbler. By installing bubblers at the two locations shown in Fig. 7 and Fig. 8, it is possible to efficiently send bubbles to the vicinity of the proton beam entrance surface where the target vessel of the mercury target is heavily worn and to the position where the generated pressure wave is high. It is. Since the bubbler produced in this step can be installed at any position by welding, flange connection, or the like, the bubbler can be installed at an optimum position in the mercury target.

即ち、図7に示されるように、水銀ターゲット容器の陽子ビームが入射される側から離れた容器開口部の位置に本発明のバブラーを設置し、液体水銀を、このバブラーを通過させた後陽子ビームが入照射され、容器の損耗が激しい入射面内側部位を通過させると、バブラー通過時に液体水銀中に注入されたバブルにより、陽子ビーム入射の際に生ずる圧力波が吸収緩和されて容器の衝撃損傷が防がれる。又、図8に示されるように、水銀ターゲット容器の陽子ビームが入射される容器内側近傍位置に本発明のバブラーを設置し、液体水銀を、このバブラーを通過させた後陽子ビームが入照射されて圧力波が高くなる位置を通過させると、バブラー通過時に液体水銀中に注入されたバブルにより、陽子ビーム入射の際に生ずる圧力波が吸収緩和されて容器の衝撃損傷が防がれる。   That is, as shown in FIG. 7, the bubbler of the present invention is installed at the position of the container opening away from the side on which the proton beam of the mercury target container is incident, and after the liquid mercury has passed through this bubbler, the proton When the beam is incident and the inside of the incident surface where the wear of the container is severe is passed, the pressure wave generated when the proton beam is incident is absorbed and relaxed by the bubbles injected into the liquid mercury when passing through the bubbler. Damage is prevented. In addition, as shown in FIG. 8, the bubbler of the present invention is installed near the inside of the mercury target container where the proton beam is incident, and after passing liquid mercury through the bubbler, the proton beam is incident and irradiated. When passing through a position where the pressure wave becomes high, bubbles injected into the liquid mercury when passing through the bubbler absorb and relax the pressure wave generated when the proton beam is incident, thereby preventing impact damage to the container.

産業上の利用分野Industrial application fields

本発明は、金属中に多数の微細な穴を、曲げ、うねり、方向などを任意に組合せた中空焼結金属を、簡便、安価に製作するもの、及びその中空焼結金属を用いたバブラーに関するものである。本製作方法は、中空金属の製法として広く産業上の利用が可能である。また、本バブラーは、水銀ターゲットだけでなく、鉛ビスマス等の液体金属ターゲットへの利用が可能である。   The present invention relates to a hollow sintered metal in which a large number of fine holes are arbitrarily combined in a metal, in which bending, undulation, direction and the like are arbitrarily combined, and a bubbler using the hollow sintered metal. Is. This production method can be widely used industrially as a hollow metal production method. Moreover, this bubbler can be used not only for mercury targets but also for liquid metal targets such as lead bismuth.

液体金属ターゲットのパルス陽子線入射による環境を示した図である。It is the figure which showed the environment by the pulsed proton beam incidence of a liquid metal target. 中空金属焼結体を作製する過程で、中空用素材を焼結体素材に埋め込んだ状態を示した図である。It is the figure which showed the state which embedded the raw material for hollows in the sintered compact raw material in the process of producing a hollow metal sintered compact. 多数のバブルを発生させる場合及び渦状の気泡を発生させる場合の、中空金属焼結体を作製する際の、中空用素材の埋め込み配置例を示した図である。It is the figure which showed the example of embedding arrangement | positioning of the raw material for hollows at the time of producing a hollow metal sintered compact in the case of generating many bubbles and the case where a spiral bubble is generated. 中空金属焼結体の作製する際に、金属粉体に中空用素材を設置する方法を示した図である。It is the figure which showed the method of installing the raw material for hollows in metal powder, when producing a hollow metal sintered compact. 金属焼結体としてモリブデンを用いた際に作製した中空部(穴)を示した図である。It is the figure which showed the hollow part (hole) produced when using molybdenum as a metal sintered compact. 金属焼結体としてステンレス鋼(SUS316L)を用いた際に作製した中空部(穴)を示した図である。It is the figure which showed the hollow part (hole) produced when using stainless steel (SUS316L) as a metal sintered compact. 水銀ターゲット中にバブラーを設置して、気泡の軌跡を予測し、容器の損傷が激しい部位に効率的にバブルを注入できることを示した図である。It is the figure which installed a bubbler in a mercury target, estimated the locus | trajectory of a bubble, and showed that a bubble could be efficiently inject | poured into a site | part with a severe damage of a container. 水銀ターゲット中にバブラーを設置して、気泡の軌跡を予測し、圧力波高い位置に効率的にバブルを注入できることを示した図である。It is the figure which showed that the bubble locus | trajectory was estimated in the mercury target, the bubble locus | trajectory was estimated, and a bubble could be efficiently inject | poured into the position where a pressure wave is high.

Claims (14)

焼結によって拡散または揮発する、焼結金属の融点未満の融点の中空用素材を焼結金属粉体中でプレスし、その中空用素材を焼結によって除去し、2個以上の中空穴がプレス、焼結の過程で形成されることを特徴とする中空金属焼結体。 A hollow material having a melting point lower than the melting point of the sintered metal, which is diffused or volatilized by sintering, is pressed in the sintered metal powder, the hollow material is removed by sintering, and two or more hollow holes are pressed. A hollow metal sintered body formed by a sintering process. 中空金属焼結体中で、中空形状及びその配置を任意に設定、製作加工を可能とする微小中空穴を有することを特徴とする請求項1記載の中空金属焼結体。 The hollow metal sintered body according to claim 1, wherein the hollow metal sintered body has a minute hollow hole that allows a hollow shape and its arrangement to be arbitrarily set and manufactured. 中空穴形状が、曲げ、うねりを伴うことを特徴とする請求項2記載の中空金属焼結体。 The hollow metal sintered body according to claim 2, wherein the hollow hole shape is accompanied by bending and undulation. 中空穴の形状や穴径が異なる穴がつながった中空であることを特徴とする請求項2記載の中空金属焼結体。 The hollow metal sintered body according to claim 2, wherein the hollow metal sintered body is a hollow in which holes having different shapes and diameters are connected. 請求項1〜4のいずれかに記載の中空金属焼結体を切り出し、微小中空穴を貫通穴としてガスを通過させることにより、液体金属ターゲット内の液体金属中にバブルを発生させる核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。 A spallation neutron source for generating bubbles in the liquid metal in the liquid metal target by cutting out the hollow metal sintered body according to any one of claims 1 to 4 and allowing a gas to pass through the fine hollow hole as a through hole. Bubbler for liquid metal targets. 穴径をφ100μm以下の直径で、長さ3mm以上の長さとし、アスペクト比(長さ/穴径)30以上の貫通中空穴を有することを特徴とする請求項5記載の核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。 6. The spallation neutron source liquid metal according to claim 5, wherein the hole diameter is a diameter of φ100 μm or less, a length of 3 mm or more, and a through hollow hole having an aspect ratio (length / hole diameter) of 30 or more. Target bubbler. 発生したバブルのうち90%以上の個数が100μm以下のバブルであることを特徴とする請求項5記載の核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。 6. The bubbler for a spallation neutron source liquid metal target according to claim 5, wherein 90% or more of the generated bubbles are 100 μm or less. 請求項7に記載の中空構造を、200個以上の穴を配置したことを特徴とする核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。 A bubbler for a spallation neutron source liquid metal target, wherein the hollow structure according to claim 7 is provided with 200 or more holes. バブラー通過後の液体金属のうち、バブルが0.1容積%以上の容積としたことを特徴とする請求項5記載の核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。 6. The bubbler for a spallation neutron source liquid metal target according to claim 5, wherein the bubble has a volume of 0.1% by volume or more of the liquid metal after passing through the bubbler. バブラーの穴周辺を容易に任意形状とすることができ、平面形状とした場合に比較してバブル形状の制御を容易にできることを特徴とする請求項5記載の核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。 6. The bubbler for a spallation neutron source liquid metal target according to claim 5, wherein the periphery of the hole of the bubbler can be easily formed into an arbitrary shape, and the bubble shape can be easily controlled as compared with a planar shape. . バブラーを2箇所以上配置し、その配置は陽子線入射面以外で、液体金属の上流側とすることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。 The bubbler for a spallation neutron source liquid metal target according to any one of claims 5 to 7, wherein two or more bubblers are arranged and arranged on the upstream side of the liquid metal other than the proton beam incident surface. . ターゲット容器内での水銀中0.1容積%以上の気体を含むことを特徴とし、2000時間以上の寿命を有することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。 The spallation neutron source liquid according to any one of claims 5 to 7, characterized by containing 0.1 vol% or more gas in mercury in the target container and having a lifetime of 2000 hours or more. Bubbler for metal targets. 任意のバブラー形状を得るための成形型に金属粉末を投入し、その金属粉末を予備的にプレスし、プレスされた金属粉末上に繊維形状の中空用素材を配置し、その上に金属粉末を投入後再度プレスして中空用素材を金属粉末中に埋め込み、得られた成形体を成形型から取り出して中空用素材の融点以上、前記金属粉末の融点未満の温度で焼結処理して中空用素材を拡散又は揮発させることにより、焼結成形体中に微細中空穴を有する中空金属焼結体からなる核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラーを製造する方法。 The metal powder is put into a mold for obtaining an arbitrary bubbler shape, the metal powder is pre-pressed, a fiber-shaped hollow material is placed on the pressed metal powder, and the metal powder is placed thereon. Press again and insert the hollow material into the metal powder, take out the resulting molded body from the mold and sinter at a temperature above the melting point of the hollow material and below the melting point of the metal powder. A method for producing a bubbler for a spallation neutron source liquid metal target comprising a hollow metal sintered body having fine hollow holes in a sintered compact by diffusing or volatilizing a material. 金属粉末がモリブデン、又はステンレス鋼であり、中空用素材がナイロン糸、石英ガラス糸又はパイレックス糸である請求項13記載の方法。 The method according to claim 13, wherein the metal powder is molybdenum or stainless steel, and the hollow material is a nylon thread, a quartz glass thread or a pyrex thread.
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