JPH06174869A - プラズマ対向部品とその補修方法 - Google Patents
プラズマ対向部品とその補修方法Info
- Publication number
- JPH06174869A JPH06174869A JP43A JP32453592A JPH06174869A JP H06174869 A JPH06174869 A JP H06174869A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 32453592 A JP32453592 A JP 32453592A JP H06174869 A JPH06174869 A JP H06174869A
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- Japan
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- armor
- cooling
- solder
- brazing
- layer
- 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.)
- Pending
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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
- Plasma Technology (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高融点材料からなるア―マと、銅などからな
る冷却部材とを接合して構成されるプラズマ対向部品補
修するにあたり、欠陥を発生することなく容易にア―ム
部を交換可能にすること。 【構成】 ア―マ部材11の接合面側にろう付け接合性が
良好な純銅12を設ける。冷却パイプ13は上冷却板14と下
冷却板15との間に挟み、ＨＩＰ処理で固相接合されてい
る。上冷却板14のろう付面側にろう材の拡散侵入を防止
するバリア層16を設ける。
る冷却部材とを接合して構成されるプラズマ対向部品補
修するにあたり、欠陥を発生することなく容易にア―ム
部を交換可能にすること。 【構成】 ア―マ部材11の接合面側にろう付け接合性が
良好な純銅12を設ける。冷却パイプ13は上冷却板14と下
冷却板15との間に挟み、ＨＩＰ処理で固相接合されてい
る。上冷却板14のろう付面側にろう材の拡散侵入を防止
するバリア層16を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は核融合炉の炉内等で高熱
負荷にさらされるプラズマ対向部品およびその補修方法
に関する。
負荷にさらされるプラズマ対向部品およびその補修方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ対向部品は高熱負荷にさらされ
るために表面に黒鉛系材料，高融点金属材料（たとえば
タングステン，モリブデン）から構成される。これは温
度を下げるために冷却用の基板（銅，ステンレス鋼な
ど）と組み合わせて使用され、双方の部材の締結にボル
トが用いられる。また、冷却性能を向上させるために黒
鉛系材料，高融点金属材料と冷却用基板とを直接接合す
るものも開発されている。
るために表面に黒鉛系材料，高融点金属材料（たとえば
タングステン，モリブデン）から構成される。これは温
度を下げるために冷却用の基板（銅，ステンレス鋼な
ど）と組み合わせて使用され、双方の部材の締結にボル
トが用いられる。また、冷却性能を向上させるために黒
鉛系材料，高融点金属材料と冷却用基板とを直接接合す
るものも開発されている。
【０００３】従来の接合構造を図４に示す。図に示すよ
うに、プラズマ対向部品は黒鉛製のア―マ１と銅製の上
冷却板２とを活性金属ろうでろう付けして一体化してい
る。このとき、金属ろうでろう層３が形成される。ろう
付け時にろう材は銅の粒界に拡散しやすく、上冷却板２
の接合面は、ミクロ的に見ると波打った状態のろう層と
なっている。なお、図中、符号４は下冷却板，５は冷却
用管を示している。
うに、プラズマ対向部品は黒鉛製のア―マ１と銅製の上
冷却板２とを活性金属ろうでろう付けして一体化してい
る。このとき、金属ろうでろう層３が形成される。ろう
付け時にろう材は銅の粒界に拡散しやすく、上冷却板２
の接合面は、ミクロ的に見ると波打った状態のろう層と
なっている。なお、図中、符号４は下冷却板，５は冷却
用管を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマ対
向部品が高熱負荷にさらされると、ア―マ１が損傷する
ことがある。この損傷したア―マ１を新しいものと交換
するためにア―マ１を加熱して上冷却板２から外した場
合、上冷却板２の接合面が凹凸面となりやすい。この凹
凸は新しいア―マを再ろう付する際に欠陥を生じる原因
となる。また、再ろう付はろう付けする相手がろう付欠
陥の発生しやすい黒鉛材のために細心の注意が怠れな
い。
向部品が高熱負荷にさらされると、ア―マ１が損傷する
ことがある。この損傷したア―マ１を新しいものと交換
するためにア―マ１を加熱して上冷却板２から外した場
合、上冷却板２の接合面が凹凸面となりやすい。この凹
凸は新しいア―マを再ろう付する際に欠陥を生じる原因
となる。また、再ろう付はろう付けする相手がろう付欠
陥の発生しやすい黒鉛材のために細心の注意が怠れな
い。
【０００５】本発明の目的は高融点材料からなるア―マ
と銅などからなる冷却部材とを接合して構成されるプラ
ズマ対向部品を補修するにあたり、欠陥を発生すること
なく容易にア―マ部を交換可能なプラズマ対向部品およ
びその補修方法を提供することにある。
と銅などからなる冷却部材とを接合して構成されるプラ
ズマ対向部品を補修するにあたり、欠陥を発生すること
なく容易にア―マ部を交換可能なプラズマ対向部品およ
びその補修方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ア―マ部材の接合面側に
冷却部材とろう付け接合性が良好な金属材質部を設け
る。また冷却部材の接合面側にはろう材の侵入を防止す
るバリア層を設ける。このア―マ部材と冷却部材間に低
融点のろう材をそう入する。
冷却部材とろう付け接合性が良好な金属材質部を設け
る。また冷却部材の接合面側にはろう材の侵入を防止す
るバリア層を設ける。このア―マ部材と冷却部材間に低
融点のろう材をそう入する。
【０００７】
【作用】これら全体を加熱すると低融点のろう材が溶融
し、ア―マ部材に設けたろう付け接合性の良好な金属材
質部と、冷却部材のバリア層とがろう付される。ア―マ
交換時にはこの接合体を再加熱すると、低融点のろう材
が溶融し、ア―マ部材と冷却部材とが分離する。冷却部
材上にろう材を置き新しいア―マを載せて加熱すれば、
新しいア―マ部材がろう付されて補修が完了する。
し、ア―マ部材に設けたろう付け接合性の良好な金属材
質部と、冷却部材のバリア層とがろう付される。ア―マ
交換時にはこの接合体を再加熱すると、低融点のろう材
が溶融し、ア―マ部材と冷却部材とが分離する。冷却部
材上にろう材を置き新しいア―マを載せて加熱すれば、
新しいア―マ部材がろう付されて補修が完了する。
【０００８】
【実施例】図１において、等方性黒鉛からなるア―マ11
の冷却面側に純銅12が接合されている。これらはチタン
をインサ―ト材として液相拡散接合しているため 900℃
以上に加熱しても分離することはない。冷却パイプ13は
上冷却板14と下冷却板15（いずれも純銅製）で挟みＨＩ
Ｐ処理で固相接合されている。このためこれらも 900℃
以上に加熱しても各部材に分離することはない。上冷却
板14のろう付面側にはろう材の拡散侵入を防止するバリ
ア層16を設けている。このバリア層16はタングステンで
作られ、上冷却板14にＨＩＰ処理で固相接合されてい
る。ア―マ11と上冷却板14との間に低融点のろう材17を
そう入する。本実施例では、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎからなる
ものを用いた。ろう付温度は 750℃である。
の冷却面側に純銅12が接合されている。これらはチタン
をインサ―ト材として液相拡散接合しているため 900℃
以上に加熱しても分離することはない。冷却パイプ13は
上冷却板14と下冷却板15（いずれも純銅製）で挟みＨＩ
Ｐ処理で固相接合されている。このためこれらも 900℃
以上に加熱しても各部材に分離することはない。上冷却
板14のろう付面側にはろう材の拡散侵入を防止するバリ
ア層16を設けている。このバリア層16はタングステンで
作られ、上冷却板14にＨＩＰ処理で固相接合されてい
る。ア―マ11と上冷却板14との間に低融点のろう材17を
そう入する。本実施例では、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎからなる
ものを用いた。ろう付温度は 750℃である。
【０００９】図１のような構成で各部を密着し、真空炉
内で 750℃×10min 保持し冷却する。すると、図２に示
すように接合する。純銅12とろう層18との間は、銀ろう
と純銅のため非常にぬれが良くろう付部は波打った接合
部19となる。しかし、バリア層16とろう層18との間は良
好にろう付されるものの、銀ろうとタングステンの組合
わせであり、銀ろうがタングステンに拡散侵入すること
はない。このため、バリア層16とろう層18との間は連続
的に一体化はせず、良好にぬれてはいるが、接合面で不
連続になっている。
内で 750℃×10min 保持し冷却する。すると、図２に示
すように接合する。純銅12とろう層18との間は、銀ろう
と純銅のため非常にぬれが良くろう付部は波打った接合
部19となる。しかし、バリア層16とろう層18との間は良
好にろう付されるものの、銀ろうとタングステンの組合
わせであり、銀ろうがタングステンに拡散侵入すること
はない。このため、バリア層16とろう層18との間は連続
的に一体化はせず、良好にぬれてはいるが、接合面で不
連続になっている。
【００１０】このプラズマ対向部品が高熱負荷にさらさ
れてア―マ11に損傷が生じた場合、そのプラズマ応用機
器内（真空）で補修のための交換を行う。冷却パイプ13
内の冷却水を排出し、損傷部分を高周波コイルを用いて
加熱する。 750℃に加熱すると、ろう材17が溶融し、図
２のろう層18が溶融する。
れてア―マ11に損傷が生じた場合、そのプラズマ応用機
器内（真空）で補修のための交換を行う。冷却パイプ13
内の冷却水を排出し、損傷部分を高周波コイルを用いて
加熱する。 750℃に加熱すると、ろう材17が溶融し、図
２のろう層18が溶融する。
【００１１】上述したように、バリア層16とろう層18は
良好にぬれているが、相互拡散しないで不連続になって
る。また、ろう層18とア―マ11に設けた純銅12は相互拡
散し、連続的な接合となっている。このため、ろう層18
を溶融し、ア―マ11を除去すると、バリア層16は若干の
ろう材17が残留するものの、ろう付前の平面状態とな
る。ここに再びＡｇ−Ｃｕ−Ｓｎからなるろう材と新し
いア―マを配置して高周波コイルで加熱し温度と時間
（ 750℃×10min ）保って処理するとろう付が完了す
る。ろう付部は再び図２の状態となる。
良好にぬれているが、相互拡散しないで不連続になって
る。また、ろう層18とア―マ11に設けた純銅12は相互拡
散し、連続的な接合となっている。このため、ろう層18
を溶融し、ア―マ11を除去すると、バリア層16は若干の
ろう材17が残留するものの、ろう付前の平面状態とな
る。ここに再びＡｇ−Ｃｕ−Ｓｎからなるろう材と新し
いア―マを配置して高周波コイルで加熱し温度と時間
（ 750℃×10min ）保って処理するとろう付が完了す
る。ろう付部は再び図２の状態となる。
【００１２】このように、ア―マ11側ろう付部は連続的
にろう層18と一体化しているのに対し、上冷却板14側
は、バリア層16でろう層18と組成的に不連続になってい
るので、ア―マ11を交換するにあたってはア―マ11側に
ろう層の大部分を付着できる。またバリア層16側はほぼ
平面のろう付前の状態を再現できる。このため、再ろう
付時に欠陥が発生しにくくなる。さらに、再ろう付時に
上冷却板14の接合面を平面に再加工しなくて良い。
にろう層18と一体化しているのに対し、上冷却板14側
は、バリア層16でろう層18と組成的に不連続になってい
るので、ア―マ11を交換するにあたってはア―マ11側に
ろう層の大部分を付着できる。またバリア層16側はほぼ
平面のろう付前の状態を再現できる。このため、再ろう
付時に欠陥が発生しにくくなる。さらに、再ろう付時に
上冷却板14の接合面を平面に再加工しなくて良い。
【００１３】他の実施例の構成を図３に示す。銅からな
る冷却パイプ20とパイロ黒鉛からなるア―マ21とを直接
接合する形式のプラズマ対向部品である。ア―マ21には
Ｔｉコ―ティング層を介してＨＩＰ処理で接合した純銅
層22が、また冷却パイプ20にはモリブデンコ―ティング
のバリア層23が設けられている。これらをＡｇ−Ｃｕ−
Ｔｉ活性金属ろうを用いて 850℃でろう付している。ア
―マ21と純銅層22との間、冷却パイプ20とバリア層23と
の間は固相接合なので 850℃に加熱しても分離しない。
る冷却パイプ20とパイロ黒鉛からなるア―マ21とを直接
接合する形式のプラズマ対向部品である。ア―マ21には
Ｔｉコ―ティング層を介してＨＩＰ処理で接合した純銅
層22が、また冷却パイプ20にはモリブデンコ―ティング
のバリア層23が設けられている。これらをＡｇ−Ｃｕ−
Ｔｉ活性金属ろうを用いて 850℃でろう付している。ア
―マ21と純銅層22との間、冷却パイプ20とバリア層23と
の間は固相接合なので 850℃に加熱しても分離しない。
【００１４】上記実施例と同様な方法でア―マ21の補修
が可能である。ア―マ21を交換しても冷却パイプ20の外
径，形状は元と変らないので、ろう付欠陥は発生しな
い。再ろう付時に冷却パイプ20の外径を再加工する必要
がない。
が可能である。ア―マ21を交換しても冷却パイプ20の外
径，形状は元と変らないので、ろう付欠陥は発生しな
い。再ろう付時に冷却パイプ20の外径を再加工する必要
がない。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
―マ部材の接合面側に冷却部材と良好な接合性を示す金
属材質部を設け、また冷却部材側にろう材と相互拡散を
伴なわないバリア層を設けているので、ア―マを外した
場合にろう材はア―マ側に取り去られ、冷却部材側のろ
う付面はろう付前のバリア層形状を保つことができる。
このため、ア―マの補修にあたって再ろう付部にろう付
欠陥を生じることがない。
―マ部材の接合面側に冷却部材と良好な接合性を示す金
属材質部を設け、また冷却部材側にろう材と相互拡散を
伴なわないバリア層を設けているので、ア―マを外した
場合にろう材はア―マ側に取り去られ、冷却部材側のろ
う付面はろう付前のバリア層形状を保つことができる。
このため、ア―マの補修にあたって再ろう付部にろう付
欠陥を生じることがない。
【図１】本発明のプラズマ対向部品の実施例を示す構成
図。
図。
【図２】実施例の作用を説明するための図。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図４】従来技術によるプラズマ対向部品を示す構成
図。
図。
11…黒鉛ア―マ、12…純銅、13…冷却パイプ、14…上冷
却板、15…下冷却板、16…バリア層、17…ろう材、18…
ろう層、19…接合部、20…冷却パイプ、21…ア―マ、22
…純銅層、23…バリア層。
却板、15…下冷却板、16…バリア層、17…ろう材、18…
ろう層、19…接合部、20…冷却パイプ、21…ア―マ、22
…純銅層、23…バリア層。
Claims (2)
- 【請求項１】 ア―マ部材と冷却用の冷却部材とを接合
してなるプラズマ対向部品において、前記ア―マ部材の
接合面側に該冷却部材と良好なろう付け接合性を示す金
属材質部を設けるとともに、前記冷却部材の接合面側に
ろう材との相互拡散を伴なわないバリア層を設けたこと
を特徴とするプラズマ対向部品。 - 【請求項２】 請求項１のプラズマ対向部品を用い、そ
のア―マ部材を取り外し、新しいア―マ部材を再ろう付
けすることを特徴とするプラズマ対向部品の補修方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06174869A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | プラズマ対向部品とその補修方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06174869A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | プラズマ対向部品とその補修方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174869A true JPH06174869A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18166889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Pending JPH06174869A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | プラズマ対向部品とその補修方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06174869A (ja) |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP43A patent/JPH06174869A/ja active Pending
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