JP2607338B2 - 金属ベリリウムペブル - Google Patents
金属ベリリウムペブルInfo
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- JP2607338B2 JP2607338B2 JP5017554A JP1755493A JP2607338B2 JP 2607338 B2 JP2607338 B2 JP 2607338B2 JP 5017554 A JP5017554 A JP 5017554A JP 1755493 A JP1755493 A JP 1755493A JP 2607338 B2 JP2607338 B2 JP 2607338B2
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- Japan
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- metal beryllium
- pebble
- metal
- closed container
- beryllium pebble
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、小石状の金属ベリリウ
ム（以下、「金属ベリリウムペブル」という）に関する
もので、特に、その大きさ、真球度、表面粗さ等の特性
に関するものである。
ム（以下、「金属ベリリウムペブル」という）に関する
もので、特に、その大きさ、真球度、表面粗さ等の特性
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、金属ベリリウムペブルは、マ
グネシウム還元法により製造されている。このマグネシ
ウム還元法により製造される金属ベリリウムペブルは、
真球度が例えば０．１〜０．５ｍｍであり、表面にクレ
ータ状の凹凸を有している。またこの金属ベリリウムペ
ブルの表面は粗い。
グネシウム還元法により製造されている。このマグネシ
ウム還元法により製造される金属ベリリウムペブルは、
真球度が例えば０．１〜０．５ｍｍであり、表面にクレ
ータ状の凹凸を有している。またこの金属ベリリウムペ
ブルの表面は粗い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のマグ
ネシウム還元法により製造された金属ベリリウムペブル
によると、金属ベリリウムペブルの表面にクレータ状の
凹凸があるため、密閉容器内にこのような金属ベリリウ
ムペブルを充填するとき、金属ベリリウムペブル間に引
っ掛かり状態を生じて、図３（Ａ）に示すように、密閉
容器５内で棚吊り現象が発生する。すなわち金属ベリリ
ウムペブル６同士が引っかかり、内部に大きな空隙８が
発生する現象をいう。この場合の密閉容器内の空隙率は
例えば３０〜５０体積％である。この結果、金属ベリリ
ウムペブル６を密閉容器５内に高密度に充填することが
困難となる。そのため、このような金属ベリリウムペブ
ルを充填した密閉容器を用いる核融合炉ブランケットに
おいては、トリチウム増殖率が低下し、核融合炉燃料サ
イクルの効率が低下するという問題が生じる。
ネシウム還元法により製造された金属ベリリウムペブル
によると、金属ベリリウムペブルの表面にクレータ状の
凹凸があるため、密閉容器内にこのような金属ベリリウ
ムペブルを充填するとき、金属ベリリウムペブル間に引
っ掛かり状態を生じて、図３（Ａ）に示すように、密閉
容器５内で棚吊り現象が発生する。すなわち金属ベリリ
ウムペブル６同士が引っかかり、内部に大きな空隙８が
発生する現象をいう。この場合の密閉容器内の空隙率は
例えば３０〜５０体積％である。この結果、金属ベリリ
ウムペブル６を密閉容器５内に高密度に充填することが
困難となる。そのため、このような金属ベリリウムペブ
ルを充填した密閉容器を用いる核融合炉ブランケットに
おいては、トリチウム増殖率が低下し、核融合炉燃料サ
イクルの効率が低下するという問題が生じる。
【０００４】さらに金属ベリリウムペブル６の形態につ
いては、図２（Ａ）に模式図を示すように、金属ベリリ
ウムペブル６の表面６ａが荒いことから、ペブル同士の
接触部に応力集中が発生し、このペブル６同士の接触部
を起点としてクラックが発生しやすく、金属ベリリウム
の微粉発生あるいはそれら微粉と周囲の雰囲気との反応
（酸化）が促進されやすいという問題が生じる。
いては、図２（Ａ）に模式図を示すように、金属ベリリ
ウムペブル６の表面６ａが荒いことから、ペブル同士の
接触部に応力集中が発生し、このペブル６同士の接触部
を起点としてクラックが発生しやすく、金属ベリリウム
の微粉発生あるいはそれら微粉と周囲の雰囲気との反応
（酸化）が促進されやすいという問題が生じる。
【０００５】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、密閉容器内に充填する金属ベリリ
ウムペブルの棚吊り現象が発生しにくく、密閉容器内に
ホットスポットとなりやすい空隙を少なくして局部過熱
を防止するとともに、トリチウム増殖率を高めるように
した金属ベリリウムペブルを提供することを目的とす
る。
めになされたもので、密閉容器内に充填する金属ベリリ
ウムペブルの棚吊り現象が発生しにくく、密閉容器内に
ホットスポットとなりやすい空隙を少なくして局部過熱
を防止するとともに、トリチウム増殖率を高めるように
した金属ベリリウムペブルを提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の金属ベリリウム
ペブルは、平均粒径が０．１〜５ｍｍであって、真球度
が０．００１〜０．０５ｍｍであることを特徴とする。
またこの金属ベリリウムペブルは表面粗さＲａがＲａ＝
０．１〜０．４μｍであることが望ましい。
ペブルは、平均粒径が０．１〜５ｍｍであって、真球度
が０．００１〜０．０５ｍｍであることを特徴とする。
またこの金属ベリリウムペブルは表面粗さＲａがＲａ＝
０．１〜０．４μｍであることが望ましい。
【０００７】
【作用】本発明の金属ベリリウムペブルによると、相対
的に小径の平均粒径をもつ金属ベリリウムペブルであ
り、その真球度が相対的に高く、かつ表面粗さが相対的
に平滑であることから、密閉容器内への充填作業が容易
となり、棚吊り現象発生率が低下し、密閉容器内への充
填率が高くなる。このため、金属ベリリウムペブルを充
填した密閉容器内における局所的に大きな空隙の発生が
抑えられるので、ホットスポットの発生が低減され、局
部過熱が防止される。
的に小径の平均粒径をもつ金属ベリリウムペブルであ
り、その真球度が相対的に高く、かつ表面粗さが相対的
に平滑であることから、密閉容器内への充填作業が容易
となり、棚吊り現象発生率が低下し、密閉容器内への充
填率が高くなる。このため、金属ベリリウムペブルを充
填した密閉容器内における局所的に大きな空隙の発生が
抑えられるので、ホットスポットの発生が低減され、局
部過熱が防止される。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。金属ベリリウムペブルの製造を実施するための装
置は図４に示すとおりである。金属ベリリウムペブル
は、例えば図４に示す回転電極方による装置２７により
製造される。この方法は、不活性ガス中の密閉容器内に
アーク溶解電極またはプラズマ溶解電極からなる電極と
金属ベリリウムからなる消耗電極とを設け、両電極間に
アークまたはプラズマを発生させて消耗電極を溶解させ
つつ遠心力により金属ベリリウム溶滴を飛散させて冷却
凝固し、金属ベリリウムの球状粒子（ペブル）を得る方
法である。図４において、２１は密閉容器、２２は金属
ベリリウムからなる消耗電極、２３は水冷タングステン
のアーク溶解電極またはプラズマ溶解電極である。密閉
容器２１内のガスは、排気孔４より外部に排気されると
ともに、導入孔２５から不活性ガスが密閉容器２１内に
導入される。消耗電極２２は、回転装置２６により回転
駆動される。消耗電極２２と溶解電極２３との間にアー
クまたはプラズマを発生させ、金属ベリリウム製の消耗
電極２２を溶解させる。溶解した金属ベリリウムは、一
定の大きさになると遠心力により遠心方向に飛散し、不
活性ガス中を通過する間に冷却凝固し球状金属ベリリウ
ム粒子となる。密閉容器２１内の不活性ガスには、例え
ばアルゴンガス、ヘリウムガスあるいはこれらの混合ガ
ス等が用いられる。
する。金属ベリリウムペブルの製造を実施するための装
置は図４に示すとおりである。金属ベリリウムペブル
は、例えば図４に示す回転電極方による装置２７により
製造される。この方法は、不活性ガス中の密閉容器内に
アーク溶解電極またはプラズマ溶解電極からなる電極と
金属ベリリウムからなる消耗電極とを設け、両電極間に
アークまたはプラズマを発生させて消耗電極を溶解させ
つつ遠心力により金属ベリリウム溶滴を飛散させて冷却
凝固し、金属ベリリウムの球状粒子（ペブル）を得る方
法である。図４において、２１は密閉容器、２２は金属
ベリリウムからなる消耗電極、２３は水冷タングステン
のアーク溶解電極またはプラズマ溶解電極である。密閉
容器２１内のガスは、排気孔４より外部に排気されると
ともに、導入孔２５から不活性ガスが密閉容器２１内に
導入される。消耗電極２２は、回転装置２６により回転
駆動される。消耗電極２２と溶解電極２３との間にアー
クまたはプラズマを発生させ、金属ベリリウム製の消耗
電極２２を溶解させる。溶解した金属ベリリウムは、一
定の大きさになると遠心力により遠心方向に飛散し、不
活性ガス中を通過する間に冷却凝固し球状金属ベリリウ
ム粒子となる。密閉容器２１内の不活性ガスには、例え
ばアルゴンガス、ヘリウムガスあるいはこれらの混合ガ
ス等が用いられる。
【０００９】上記装置２７によって得られる金属ベリリ
ウムペブルは、その粒径が相対的に小さく真球度が高
く、かつ表面粗さが平滑である。平均粒径については、
０．１〜５ｍｍである。真球度については、０．００１
〜０．０５ｍｍである。上記回転電極法によって得られ
る金属ベリリウムペブルは優れた真球度を有しており、
その真球度の値は０．００１〜０．０５の範囲内のもの
が多量に得られる。そのため、密閉容器への充填率が高
められる。
ウムペブルは、その粒径が相対的に小さく真球度が高
く、かつ表面粗さが平滑である。平均粒径については、
０．１〜５ｍｍである。真球度については、０．００１
〜０．０５ｍｍである。上記回転電極法によって得られ
る金属ベリリウムペブルは優れた真球度を有しており、
その真球度の値は０．００１〜０．０５の範囲内のもの
が多量に得られる。そのため、密閉容器への充填率が高
められる。
【００１０】表面粗さについては、Ｒａ＝０．１〜０．
４μｍ、Ｒmax ＝０．９〜１．４μｍである。このた
め、密閉容器への金属ベリリウム充填時には、金属ベリ
リウムペブル表面への応力集中が回避され、充填時にお
ける容器内を流通するガスとの反応（酸化）が抑制され
る。また、充填した際の棚吊り現象の発生率を大幅に低
減することができた。
４μｍ、Ｒmax ＝０．９〜１．４μｍである。このた
め、密閉容器への金属ベリリウム充填時には、金属ベリ
リウムペブル表面への応力集中が回避され、充填時にお
ける容器内を流通するガスとの反応（酸化）が抑制され
る。また、充填した際の棚吊り現象の発生率を大幅に低
減することができた。
【００１１】棚吊り現象発生率と真球度との関係を示す
と図１のとおりとなる。この図から、真球度が０．０５
を超えると棚吊り現象発生率が大幅に上昇することが分
かる。この実施例の金属ベリリウムペブル充填状態の模
式図を図３（Ｂ）に示す。従来の密閉容器内の各所に棚
吊り状態が発生した比較例による金属ベリリウムペブル
充填状態を図３（Ａ）に示す。本発明の実施例による
と、図３（Ｂ）に示すように、密閉容器５内で金属ベリ
リウムペブル１６の棚吊り現象が発生しにくいことか
ら、密閉容器内に均一に金属ベリリウムペブル１６が充
填され、大きな空隙が発生していないことが理解され
る。本実施例による空隙率は２０〜４０体積％である。
これに対し、図３（Ａ）に示す比較例についての密閉容
器内の空隙率は３０〜５０体積％である。
と図１のとおりとなる。この図から、真球度が０．０５
を超えると棚吊り現象発生率が大幅に上昇することが分
かる。この実施例の金属ベリリウムペブル充填状態の模
式図を図３（Ｂ）に示す。従来の密閉容器内の各所に棚
吊り状態が発生した比較例による金属ベリリウムペブル
充填状態を図３（Ａ）に示す。本発明の実施例による
と、図３（Ｂ）に示すように、密閉容器５内で金属ベリ
リウムペブル１６の棚吊り現象が発生しにくいことか
ら、密閉容器内に均一に金属ベリリウムペブル１６が充
填され、大きな空隙が発生していないことが理解され
る。本実施例による空隙率は２０〜４０体積％である。
これに対し、図３（Ａ）に示す比較例についての密閉容
器内の空隙率は３０〜５０体積％である。
【００１２】従って、本発明の実施例による金属ベリリ
ウムペブルによると、密閉容器内に金属ベリリウムペブ
ルを供給するときに密閉容器内に棚吊り現象が発生しに
くいため、ペブルの充填操作性が良好になるという効果
がある。従って、核融合炉作動時のトリチウム増殖率が
向上し、核融合炉の燃料サイクルの効率が増大するとと
もに、局所的な過熱による事故からも回避される。
ウムペブルによると、密閉容器内に金属ベリリウムペブ
ルを供給するときに密閉容器内に棚吊り現象が発生しに
くいため、ペブルの充填操作性が良好になるという効果
がある。従って、核融合炉作動時のトリチウム増殖率が
向上し、核融合炉の燃料サイクルの効率が増大するとと
もに、局所的な過熱による事故からも回避される。
【００１３】次に、金属ベリリウムペブルを充填する核
融合ブランケットの構造例を図５に示す。図５におい
て、核融合炉プラズマの周囲に設けられるブランケット
容器の模式的断面図を示す。図５においてＡは酸化リチ
ウム（Ｌｉ2 Ｏ）ペブル、Ｂは金属ベリリウムペブル、
Ｃはステンレス鋼を示す。また、符号１で示される部分
はブランケット容器、符号２で示される部分は中性子増
倍域、符号３で示される部分は第一壁である。
融合ブランケットの構造例を図５に示す。図５におい
て、核融合炉プラズマの周囲に設けられるブランケット
容器の模式的断面図を示す。図５においてＡは酸化リチ
ウム（Ｌｉ2 Ｏ）ペブル、Ｂは金属ベリリウムペブル、
Ｃはステンレス鋼を示す。また、符号１で示される部分
はブランケット容器、符号２で示される部分は中性子増
倍域、符号３で示される部分は第一壁である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の金属ベリリ
ウムペブルによると、平均粒径が小径であり真球度が高
くかつ表面粗さが滑らかであることから、密閉容器内へ
の充填時に棚吊り現象が発生しにくいので空隙部での局
所過熱が防止され安全性が高められるという効果があ
る。また、金属ベリリウムペブルの表面粗さが滑らかな
ことから、金属ベリリウムペブル間接触部の応力集中が
避けられ、クラックが発生しにくいので、金属ベリリウ
ムペブルの微粉による目詰まりが発生しにくく、また金
属ベリリウムの酸化が抑制されるので、金属ベリリウム
ペブルの寿命が長くなるという効果がある。
ウムペブルによると、平均粒径が小径であり真球度が高
くかつ表面粗さが滑らかであることから、密閉容器内へ
の充填時に棚吊り現象が発生しにくいので空隙部での局
所過熱が防止され安全性が高められるという効果があ
る。また、金属ベリリウムペブルの表面粗さが滑らかな
ことから、金属ベリリウムペブル間接触部の応力集中が
避けられ、クラックが発生しにくいので、金属ベリリウ
ムペブルの微粉による目詰まりが発生しにくく、また金
属ベリリウムの酸化が抑制されるので、金属ベリリウム
ペブルの寿命が長くなるという効果がある。
【図１】本発明の実験例による真球度と棚吊り現象発生
率の関係を示す特性図である。
率の関係を示す特性図である。
【図２】（Ａ）は従来例による金属ベリリウムペブルの
形状を示す模式図である。（Ｂ）は本発明の実施例によ
る金属ベリリウムペブルを示す模式図である。
形状を示す模式図である。（Ｂ）は本発明の実施例によ
る金属ベリリウムペブルを示す模式図である。
【図３】（Ａ）は従来例の金属ベリリウムペブルを密閉
容器に充填したときの状態を示す模式図である。（Ｂ）
は本発明の実施例による金属ベリリウムペブルを密閉容
器に充填したときの状態を示す模式図である。
容器に充填したときの状態を示す模式図である。（Ｂ）
は本発明の実施例による金属ベリリウムペブルを密閉容
器に充填したときの状態を示す模式図である。
【図４】金属ベリリウムペブルの製造装置を示す概略構
成図である。
成図である。
【図５】核融合炉ブランケットの断面を示す模式的断面
図である。
図である。
１ ブランケット容器 １６ 金属ベリリウムペブル
Claims (2)
- 【請求項１】 平均粒径が０．１〜５ｍｍであって、真
球度が０．００１〜０．０５ｍｍであることを特徴とす
る金属ベリリウムペブル。 - 【請求項２】 表面粗さＲａ＝０．１〜０．４μｍであ
る請求項１記載の金属ベリリウムペブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5017554A JP2607338B2 (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 金属ベリリウムペブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5017554A JP2607338B2 (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 金属ベリリウムペブル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06228602A JPH06228602A (ja) | 1994-08-16 |
| JP2607338B2 true JP2607338B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=11947137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5017554A Expired - Lifetime JP2607338B2 (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 金属ベリリウムペブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607338B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69726406T2 (de) * | 1996-09-11 | 2004-09-09 | Japan Atomic Energy Research Institute | Verfahren und vorbereitung metallischer beryllium kugeln |
| JP4565766B2 (ja) * | 2001-04-02 | 2010-10-20 | 日本碍子株式会社 | Ｈ形ベリリウム枠部材の製造方法 |
| JP5322049B2 (ja) * | 2008-07-08 | 2013-10-23 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | ベリリウム材充填体およびベリリウム材充填体の成形方法 |
-
1993
- 1993-02-04 JP JP5017554A patent/JP2607338B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06228602A (ja) | 1994-08-16 |
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