JPH04259307A - プラズマ対向部品の製造方法 - Google Patents
プラズマ対向部品の製造方法Info
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- JPH04259307A JPH04259307A JP3021024A JP2102491A JPH04259307A JP H04259307 A JPH04259307 A JP H04259307A JP 3021024 A JP3021024 A JP 3021024A JP 2102491 A JP2102491 A JP 2102491A JP H04259307 A JPH04259307 A JP H04259307A
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- copper pipe
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Powder Metallurgy (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】[発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマに対向し高い
熱負荷を受けるアーマ材とこれを冷却するための冷却パ
イプの接合方法に係り、特に接合後のアーマ材と冷却パ
イプとのはく離及び熱負荷時のはく離が少ないプラズマ
対向部品の製造方法に関する。
熱負荷を受けるアーマ材とこれを冷却するための冷却パ
イプの接合方法に係り、特に接合後のアーマ材と冷却パ
イプとのはく離及び熱負荷時のはく離が少ないプラズマ
対向部品の製造方法に関する。
【0003】
【従来の技術】核融合炉内等において、プラズマに対向
し熱しゃへいを行う熱しゃへいブロックの耐熱材料とし
て、黒鉛質材料またはタングステン等の高融点金属が有
望視されている。この熱しゃへいブロック(以下、ブロ
ックという)は、冷却される構造を採用し、冷却部分を
銅ブロック及び銅パイプとし、そのプラズマ対向面に黒
鉛またはタングステン等を接合した構造が一般的である
が、熱負荷により、接合部においてはく離、割れを生じ
やすい。そこで、図3に示すようにブロック1全体を黒
鉛質材料またはタングステン等の高融点金属とし、この
ブロック1に設けた孔2内に冷却用銅パイプ(以下、銅
パイプという)3を挿入して接合するモノブロックタイ
プが考案されている。
し熱しゃへいを行う熱しゃへいブロックの耐熱材料とし
て、黒鉛質材料またはタングステン等の高融点金属が有
望視されている。この熱しゃへいブロック(以下、ブロ
ックという)は、冷却される構造を採用し、冷却部分を
銅ブロック及び銅パイプとし、そのプラズマ対向面に黒
鉛またはタングステン等を接合した構造が一般的である
が、熱負荷により、接合部においてはく離、割れを生じ
やすい。そこで、図3に示すようにブロック1全体を黒
鉛質材料またはタングステン等の高融点金属とし、この
ブロック1に設けた孔2内に冷却用銅パイプ(以下、銅
パイプという)3を挿入して接合するモノブロックタイ
プが考案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このモノブロックタイ
プにおいて、黒鉛質材料または高融点金属材料から形成
されたブロック1は、熱膨脹率が4〜5×10−6/℃
程度である。これに対し、銅パイプ3は、熱膨脹率が約
15×10−6/℃であり、約3倍大きい。そこで、両
者を接合するために加熱すると、銅パイプ3の方がブロ
ック1の孔2に比較して約3倍膨脹する。この熱膨脹差
を考慮して孔2に対して外径の小さい銅パイプ3を挿入
し、接合温度において密着させることが可能となる。し
かしながら、この場合にはその後の冷却過程で銅パイプ
3が収縮し、図4に示すようにブロック1と銅パイプ3
の間で引張応力4が発生し、これが残留する。これが過
大な場合には、銅パイプ3がはく離したりブロック1に
割れが発生したりする。また、常温で銅パイプ3とブロ
ック1の孔2をほぼ隙間のない寸法にしておくと、接合
温度において銅パイプ3は孔2に密着し圧縮応力を生じ
るが、温度が高いために銅パイプ3が変形し、圧縮応力
は減少または消滅する。その後の冷却過程では、上述し
たように銅パイプ3とブロック1の間ではく離または割
れが発生する。このように、高温で接合し、それから冷
却する場合、冷却する過程での収縮差によるはく離また
は割れは避けられない問題である。
プにおいて、黒鉛質材料または高融点金属材料から形成
されたブロック1は、熱膨脹率が4〜5×10−6/℃
程度である。これに対し、銅パイプ3は、熱膨脹率が約
15×10−6/℃であり、約3倍大きい。そこで、両
者を接合するために加熱すると、銅パイプ3の方がブロ
ック1の孔2に比較して約3倍膨脹する。この熱膨脹差
を考慮して孔2に対して外径の小さい銅パイプ3を挿入
し、接合温度において密着させることが可能となる。し
かしながら、この場合にはその後の冷却過程で銅パイプ
3が収縮し、図4に示すようにブロック1と銅パイプ3
の間で引張応力4が発生し、これが残留する。これが過
大な場合には、銅パイプ3がはく離したりブロック1に
割れが発生したりする。また、常温で銅パイプ3とブロ
ック1の孔2をほぼ隙間のない寸法にしておくと、接合
温度において銅パイプ3は孔2に密着し圧縮応力を生じ
るが、温度が高いために銅パイプ3が変形し、圧縮応力
は減少または消滅する。その後の冷却過程では、上述し
たように銅パイプ3とブロック1の間ではく離または割
れが発生する。このように、高温で接合し、それから冷
却する場合、冷却する過程での収縮差によるはく離また
は割れは避けられない問題である。
【0005】そこで、本発明の目的は、熱膨脹率の小さ
い黒鉛質材料または高融点金属材料から形成されたブロ
ックと熱膨脹率の大きい材料から形成された銅パイプを
接合してプラズマ対向部品を製造する場合、接合部品間
での残留引張応力や割れ、はく離等の発生を防止するよ
うにしたプラズマ対向部品の製造方法を提供することに
ある。 [発明の構成]
い黒鉛質材料または高融点金属材料から形成されたブロ
ックと熱膨脹率の大きい材料から形成された銅パイプを
接合してプラズマ対向部品を製造する場合、接合部品間
での残留引張応力や割れ、はく離等の発生を防止するよ
うにしたプラズマ対向部品の製造方法を提供することに
ある。 [発明の構成]
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱膨脹率の小
さい耐熱材料から形成された熱しゃへいブロックと熱膨
脹率の大きい材料から形成された冷却用パイプを熱間静
水圧圧縮焼結法により接合するプラズマ対向部品の製造
方法において、接合後の冷却過程時に、冷却用パイプの
内周面に降伏応力より大きい熱間静水圧圧縮ガス圧を作
用させながら冷却するようにしたものである。
さい耐熱材料から形成された熱しゃへいブロックと熱膨
脹率の大きい材料から形成された冷却用パイプを熱間静
水圧圧縮焼結法により接合するプラズマ対向部品の製造
方法において、接合後の冷却過程時に、冷却用パイプの
内周面に降伏応力より大きい熱間静水圧圧縮ガス圧を作
用させながら冷却するようにしたものである。
【0007】
【作用】接合後の冷却過程時に、冷却用パイプが収縮す
るのを拘束されて降伏するので、冷却用パイプと熱しゃ
へいブロック間に在留引張応力、割れ、はく離等の発生
を防止することができる。
るのを拘束されて降伏するので、冷却用パイプと熱しゃ
へいブロック間に在留引張応力、割れ、はく離等の発生
を防止することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。なお、本発明では熱間静水圧圧縮(以下、HI
Pと略称する)焼結法を用いる。図1は、本発明の一実
施例における段取状態を示す説明図である。まず、同図
に示すようにタングステン材から形成された複数のブロ
ック11の孔に、無酸素銅材から形成され外周に銀ろう
12がスプレーされている銅パイプ13を挿入し、これ
らの外側を角筒状の箱本体14aと両端開口部を覆い銅
パイプ13の挿入孔を設けた蓋14bで構成されたキャ
ニング14で覆う。ここで、銅パイプ13とキャニング
14は、銅パイプ13の内周側が外気に通じ、外周側と
ブロック11の孔の内周側は外気に通じないようにシー
ル15aする。また、キャニング14も箱本体14aと
蓋14bをシール15bし、かつ、内部は真空にする。 このようにキャニング14で覆われたブロック11と銅
パイプ13を図示しないHIP炉内に入れ、HIPガス
圧を 10kgf/mm2 とし、 850℃で30分
間保持してブロック11と銅パイプ13を銀ろう12を
介して接合する。ここで、HIPガス圧は、キャニング
14には外側から外圧として、銅パイプ13には内周側
から内圧として作用している。なお、これまでの方法は
従来と同様である。次に、冷却過程に移行するが、この
状態を図2に示す。ただし、HIPガス圧を圧力として
示している。 同図に示すように冷却過程に移行してもHIPガス圧を
下げることなく、銅パイプ13の降伏応力以上の圧力を
銅パイプ13に内圧として作用させ、銅パイプ13の降
伏を完全に行わせる。温度が 850℃からT2 (約
300℃)まで下がると、収縮量も少なくなり降伏応
力も高くなるので、HIPガス圧を下げ始める。つまり
、従来の方法では、t1 以後HIPガス圧は銅パイプ
13の降伏応力以下となっている。しかしながら、この
t1時における温度T1 は相当高温である。これに対
し本実施例では、t2 までHIPガス厚は銅パイプ1
3の降伏応力以上となっている。また、t2 時におけ
る温度T2 は比較的冷却が進んだ温度であり、これま
でに充分な銅パイプ13の降伏が期待できる。しかして
、常温まで冷却した後キャニング14を除去すると、ブ
ロック11と銅パイプ13が接合したプラズマ対向部品
が得られる。
明する。なお、本発明では熱間静水圧圧縮(以下、HI
Pと略称する)焼結法を用いる。図1は、本発明の一実
施例における段取状態を示す説明図である。まず、同図
に示すようにタングステン材から形成された複数のブロ
ック11の孔に、無酸素銅材から形成され外周に銀ろう
12がスプレーされている銅パイプ13を挿入し、これ
らの外側を角筒状の箱本体14aと両端開口部を覆い銅
パイプ13の挿入孔を設けた蓋14bで構成されたキャ
ニング14で覆う。ここで、銅パイプ13とキャニング
14は、銅パイプ13の内周側が外気に通じ、外周側と
ブロック11の孔の内周側は外気に通じないようにシー
ル15aする。また、キャニング14も箱本体14aと
蓋14bをシール15bし、かつ、内部は真空にする。 このようにキャニング14で覆われたブロック11と銅
パイプ13を図示しないHIP炉内に入れ、HIPガス
圧を 10kgf/mm2 とし、 850℃で30分
間保持してブロック11と銅パイプ13を銀ろう12を
介して接合する。ここで、HIPガス圧は、キャニング
14には外側から外圧として、銅パイプ13には内周側
から内圧として作用している。なお、これまでの方法は
従来と同様である。次に、冷却過程に移行するが、この
状態を図2に示す。ただし、HIPガス圧を圧力として
示している。 同図に示すように冷却過程に移行してもHIPガス圧を
下げることなく、銅パイプ13の降伏応力以上の圧力を
銅パイプ13に内圧として作用させ、銅パイプ13の降
伏を完全に行わせる。温度が 850℃からT2 (約
300℃)まで下がると、収縮量も少なくなり降伏応
力も高くなるので、HIPガス圧を下げ始める。つまり
、従来の方法では、t1 以後HIPガス圧は銅パイプ
13の降伏応力以下となっている。しかしながら、この
t1時における温度T1 は相当高温である。これに対
し本実施例では、t2 までHIPガス厚は銅パイプ1
3の降伏応力以上となっている。また、t2 時におけ
る温度T2 は比較的冷却が進んだ温度であり、これま
でに充分な銅パイプ13の降伏が期待できる。しかして
、常温まで冷却した後キャニング14を除去すると、ブ
ロック11と銅パイプ13が接合したプラズマ対向部品
が得られる。
【0009】この実施例によれば、接合後の冷却過程で
銅パイプ13にその降伏応力以上の圧力が内圧として作
用しているので、銅パイプ13の収縮が拘束されて降伏
し、接合部のはく離を生じることがなく、銅パイプ13
,接合部,タングステン材から形成されたブロック11
に残留引張応力が生じない。
銅パイプ13にその降伏応力以上の圧力が内圧として作
用しているので、銅パイプ13の収縮が拘束されて降伏
し、接合部のはく離を生じることがなく、銅パイプ13
,接合部,タングステン材から形成されたブロック11
に残留引張応力が生じない。
【0010】なお、上記した実施例は、1個のブロック
11を一体に形成したが、分割して形成するようにして
もよい。図3は、この実施例を示し、1個のブロックを
黒鉛材から形成した上ブロック21と黒鉛材から形成し
た下ブロック22に分割すると共に、それらの対向面に
それぞれ銅パイプ23が挿入できる半円状の凹部21a
,22aを設ける。このように分割した上ブロック21
と下ブロック22を対向させたものを複数個配列し、そ
れらの凹部21a,22aが形成する孔に外周にチタン
24をコーティングした銅パイプ23を挿入し、これら
を上記した実施例と同様にキャニング(図示しない)で
覆い、所要のシールをしてからHIP炉に入れる。HI
Pガス圧を10kgf/mm2 とし、 950℃60
min 保持して上ブロック21,下ブロック22と銅
パイプ23をチタン24を介して接合する。次に、上記
した実施例と同様に冷却過程に移行する。常温まで冷却
した後キャニング(図示しない)を除去する。
11を一体に形成したが、分割して形成するようにして
もよい。図3は、この実施例を示し、1個のブロックを
黒鉛材から形成した上ブロック21と黒鉛材から形成し
た下ブロック22に分割すると共に、それらの対向面に
それぞれ銅パイプ23が挿入できる半円状の凹部21a
,22aを設ける。このように分割した上ブロック21
と下ブロック22を対向させたものを複数個配列し、そ
れらの凹部21a,22aが形成する孔に外周にチタン
24をコーティングした銅パイプ23を挿入し、これら
を上記した実施例と同様にキャニング(図示しない)で
覆い、所要のシールをしてからHIP炉に入れる。HI
Pガス圧を10kgf/mm2 とし、 950℃60
min 保持して上ブロック21,下ブロック22と銅
パイプ23をチタン24を介して接合する。次に、上記
した実施例と同様に冷却過程に移行する。常温まで冷却
した後キャニング(図示しない)を除去する。
【0011】この実施例によれば、1個のブロック11
が、上ブロック21と下ブロック22に分割され銅パイ
プ23を挿入する孔が半円状の凹部となっているので、
ブロックの個数が多くても一度に加工でき、組立も容易
で精度を向上することができる。また、上記した実施例
と同様に冷却過程時に銅パイプ23に銅の降伏応力以上
の圧力が内圧として作用しているので、銅パイプ23の
収縮が拘束されて降伏し、黒鉛材から形成された上ブロ
ック21や下ブロック22に割れを生じることがなく、
上ブロック21,下ブロック22と銅パイプ23とのは
く離を防止できる。
が、上ブロック21と下ブロック22に分割され銅パイ
プ23を挿入する孔が半円状の凹部となっているので、
ブロックの個数が多くても一度に加工でき、組立も容易
で精度を向上することができる。また、上記した実施例
と同様に冷却過程時に銅パイプ23に銅の降伏応力以上
の圧力が内圧として作用しているので、銅パイプ23の
収縮が拘束されて降伏し、黒鉛材から形成された上ブロ
ック21や下ブロック22に割れを生じることがなく、
上ブロック21,下ブロック22と銅パイプ23とのは
く離を防止できる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、熱
膨脹率の小さい耐熱材料から形成された熱しゃへいブロ
ックと熱膨脹率の大きい材料から形成された冷却用パイ
プをHIP炉で接合後、冷却過程時に冷却用パイプの降
伏応力以上のHIPガス圧を冷却用パイプに内圧として
作用させているので、冷却用パイプの収縮が拘束されて
降伏し、熱しゃへいブロックと冷却用パイプの接合部に
おけるはく離、熱しゃへいブロックに割れ、残留引張応
力を生じることのないプラズマ対向部品の製造方法を提
供できる。
膨脹率の小さい耐熱材料から形成された熱しゃへいブロ
ックと熱膨脹率の大きい材料から形成された冷却用パイ
プをHIP炉で接合後、冷却過程時に冷却用パイプの降
伏応力以上のHIPガス圧を冷却用パイプに内圧として
作用させているので、冷却用パイプの収縮が拘束されて
降伏し、熱しゃへいブロックと冷却用パイプの接合部に
おけるはく離、熱しゃへいブロックに割れ、残留引張応
力を生じることのないプラズマ対向部品の製造方法を提
供できる。
【図1】本発明の一実施例におけるブロック,銅パイプ
をキャニングで覆った状態を示す説明図。
をキャニングで覆った状態を示す説明図。
【図2】本発明の一実施例における冷却過程を示す説明
図。
図。
【図3】本発明の他の実施例におけるブロックの形状と
銅パイプを示す説明図。
銅パイプを示す説明図。
【図4】本発明のプラズマ対向部品の構成を分解して示
す説明図。
す説明図。
【図5】従来のプラズマ対向部品における引張応力の発
生状態を示す説明図。
生状態を示す説明図。
11…ブロック、12…銀ろう、13,23…銅パイプ
、14…キャニング、15a,15b…シール、21…
上ブロック、22…下ブロック、24…チタン。
、14…キャニング、15a,15b…シール、21…
上ブロック、22…下ブロック、24…チタン。
Claims (1)
- 【請求項1】 熱膨脹率の小さい耐熱材料から形成さ
れた熱しゃへいブロックと熱膨脹率の大きい材料から形
成された冷却用パイプを熱間静水圧圧縮焼結法により接
合するプラズマ対向部品の製造方法において、接合後の
冷却過程時に、前記冷却用パイプの内周面に降伏応力よ
り大きい熱間静水圧圧縮ガス圧を作用させながら冷却す
るようにしたことを特徴とするプラズマ対向部品の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3021024A JPH04259307A (ja) | 1991-02-14 | 1991-02-14 | プラズマ対向部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3021024A JPH04259307A (ja) | 1991-02-14 | 1991-02-14 | プラズマ対向部品の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04259307A true JPH04259307A (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=12043459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3021024A Pending JPH04259307A (ja) | 1991-02-14 | 1991-02-14 | プラズマ対向部品の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04259307A (ja) |
-
1991
- 1991-02-14 JP JP3021024A patent/JPH04259307A/ja active Pending
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