JP5257881B2 - 中空金属焼結体、それを利用した中性子源液体金属ターゲット用バブラー及びその製造方法 - Google Patents
中空金属焼結体、それを利用した中性子源液体金属ターゲット用バブラー及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5257881B2 JP5257881B2 JP2008056017A JP2008056017A JP5257881B2 JP 5257881 B2 JP5257881 B2 JP 5257881B2 JP 2008056017 A JP2008056017 A JP 2008056017A JP 2008056017 A JP2008056017 A JP 2008056017A JP 5257881 B2 JP5257881 B2 JP 5257881B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bubbler
- liquid metal
- hollow
- neutron source
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
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。
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。
(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/cm3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)。
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。
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。
(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。
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。
Claims (11)
- 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中空金属焼結体を切り出してなり、φ100μm以下の直径の穴、3mm以上の長さ及びアスペクト比(長さ/穴径)30以上を有する貫通中空穴を有し、当該貫通中空穴に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。
- 前記貫通中空穴の形状が、曲げ、うねりを伴うことを特徴とする、請求項1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。
- 前記貫通中空穴の形状や穴径が異なる穴がつながった中空穴から構成されたものであることを特徴とする請求項1記載の核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。
- 前記発生したバブルの90%以上の個数が100μm以下のバブルである、請求項1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。
- 前記貫通中空穴を200個以上有する、請求項4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。
- 前記液体金属中に100μm以下のバブルを0.1容積%以上注入する、請求項5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。
- 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1記載の核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。
- 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1記載の核破砕中性子源液体金属ターゲット用バブラー。
- 請求項1〜8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を、陽子線入射面以外で、液体金属の上流側に配置す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の使用方法。
- 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、φ100μm以下の直径の穴、3mm以上の長さ及びアスペクト比(長さ/穴径)30以上を有する貫通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。
- 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10記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008056017A JP5257881B2 (ja) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | 中空金属焼結体、それを利用した中性子源液体金属ターゲット用バブラー及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008056017A JP5257881B2 (ja) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | 中空金属焼結体、それを利用した中性子源液体金属ターゲット用バブラー及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009209437A JP2009209437A (ja) | 2009-09-17 |
JP5257881B2 true JP5257881B2 (ja) | 2013-08-07 |
Family
ID=41182872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008056017A Expired - Fee Related JP5257881B2 (ja) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | 中空金属焼結体、それを利用した中性子源液体金属ターゲット用バブラー及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5257881B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5594680B2 (ja) * | 2010-01-27 | 2014-09-24 | 国立大学法人 筑波大学 | 液体金属ターゲット用旋回流型マイクロバブル発生装置および流体装置 |
JP7082805B2 (ja) * | 2018-06-29 | 2022-06-09 | 助川電気工業株式会社 | 液体金属ループの壊食抑制機構 |
WO2023210568A1 (ja) * | 2022-04-25 | 2023-11-02 | 住友電気工業株式会社 | 焼結部材、および焼結部材の製造方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63134604A (ja) * | 1986-11-22 | 1988-06-07 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 多孔質金属焼結体の製造方法 |
JPH06158113A (ja) * | 1992-11-25 | 1994-06-07 | Osaka Prefecture | 粉末冶金法による中空形状品の製造方法 |
JPH11224798A (ja) * | 1998-02-04 | 1999-08-17 | Hitachi Ltd | 中性子発生装置用液体ターゲット |
JP3069783U (ja) * | 1999-12-20 | 2000-06-30 | 嘉豪 李 | 気泡循環熱交換構造 |
JP2004223363A (ja) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Miraial Kk | 脱オゾン装置と脱オゾンシステム |
-
2008
- 2008-03-06 JP JP2008056017A patent/JP5257881B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009209437A (ja) | 2009-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101690202B1 (ko) | 지르코늄이나 하프늄 합금의 표면 가공 방법, 이에 의해 가공된 부품 | |
Di et al. | Study on energy input and its influences on single-track, multi-track, and multi-layer in SLM | |
US10105671B2 (en) | Microreactor systems and methods | |
JP5257881B2 (ja) | 中空金属焼結体、それを利用した中性子源液体金属ターゲット用バブラー及びその製造方法 | |
US20190178086A1 (en) | Method for additive manufacturing of a component and component manufactured by that method | |
Shiyas et al. | A review on post processing techniques of additively manufactured metal parts for improving the material properties | |
CN105225702B (zh) | 高安全性燃料棒及其制造方法 | |
Ming et al. | Progress in non-traditional machining of amorphous alloys | |
Li et al. | Enhancing the wettability for 4043 aluminum alloy on 301L stainless steel via chemical-etched surface texturing | |
EP1849551A2 (de) | Verfahren zum Bearbeiten von Werkstoffen, umfassend das Einbringen eines Sprengstoffes auf Basis von porösem Silizium auf bzw. in den Werkstoff | |
Yao et al. | Compressive properties and energy absorption of honeycomb filled square tubes produced by selective laser melting | |
JP2017514993A (ja) | 酸洗い可能な金属コンポーネントの製造方法 | |
Zhang et al. | Enhanced machining performance of micro holes using electrochemical discharge machining with super-high-pressure interior flushing | |
Parvaresh et al. | Ancillary Processes for High-Quality Additive Manufacturing: A Review of Microstructure and Mechanical Properties Improvement | |
JP6086886B2 (ja) | 金型の強化方法および強化金型 | |
Razavi et al. | Laser surface treatments of aluminum alloys | |
WO2018018662A1 (zh) | 一种空蚀累积加工方法及其装置 | |
CN103801822A (zh) | 一种多孔板衬套的激光复合处理的方法和装置 | |
Zhang et al. | Effect of electrochemical dissolving in laser drilling assisted with jet electrochemical machining | |
RU2373035C1 (ru) | Способ получения изделий с внутренними полостями путем взрывного нагружения | |
JP5557554B2 (ja) | 原子炉制御棒及びその製造方法 | |
Hassine et al. | High layer thickness influence on melt pool sizes and defects appearing of Ti6Al4V at high scan speeds | |
Lin et al. | Helium-induced weld cracking in austenitic and martensitic steels | |
BUCHEERI et al. | Fabrication of a Bubbler Nozzle for Micro-Bubble Injection in Liquid Mercury | |
JP6089685B2 (ja) | 放射性廃棄物処分容器、その製造方法及びその容器を用いた放射性廃棄物の封入方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110304 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110308 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20110819 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120713 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120719 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120914 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130318 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130416 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160502 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |