JPS5960390A - 原子炉用中性子源構体 - Google Patents
原子炉用中性子源構体Info
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- JPS5960390A JPS5960390A JP57169863A JP16986382A JPS5960390A JP S5960390 A JPS5960390 A JP S5960390A JP 57169863 A JP57169863 A JP 57169863A JP 16986382 A JP16986382 A JP 16986382A JP S5960390 A JPS5960390 A JP S5960390A
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- metal
- neutron source
- beryllium
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- coexistence
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- 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
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (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
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、原子炉用中性子源構内に関し、更に詳しくは
、金属ベリリウムと該金属ベリリウムを密封する金属被
覆材とが５００〜７００Ｃの高温域においても良好な共
存性を示す原子炉用中性子源構体に関する。
、金属ベリリウムと該金属ベリリウムを密封する金属被
覆材とが５００〜７００Ｃの高温域においても良好な共
存性を示す原子炉用中性子源構体に関する。
金属べＩＪ ＩＪウムは、熱中性子吸収断面積が小さく
、中性子散乱断面積が大きい等の優れた核特性を有する
ために、原子炉の反射材、減速材、燃料被覆材として有
用である。、また、α線又はｒｗのボンバードにより中
性子を発生する（α、ｎ）型又は（ｒ、ｎ）型等の核反
応を利用した中性子源用材料として用いられることも周
知である。
、中性子散乱断面積が大きい等の優れた核特性を有する
ために、原子炉の反射材、減速材、燃料被覆材として有
用である。、また、α線又はｒｗのボンバードにより中
性子を発生する（α、ｎ）型又は（ｒ、ｎ）型等の核反
応を利用した中性子源用材料として用いられることも周
知である。
金属べＩＪ リウムを原子炉で使用する場合には。
原子炉環境中で十分な機械的強度及び化学的安定性が要
求されることから１例えば、高温強度、耐酸化性、耐食
性等の所望の特性を付与したり、あるいは、他材料との
共存性を改良することを目的として１合金元素添加又は
表面処理等の対応策が構じられている。
求されることから１例えば、高温強度、耐酸化性、耐食
性等の所望の特性を付与したり、あるいは、他材料との
共存性を改良することを目的として１合金元素添加又は
表面処理等の対応策が構じられている。
金属べＩＪ リウムを原子炉の中性子源として利用する
場合にも＊ ｒｉｉ：乱：の環境効果の問題は例外では
ない、このため、全局べＩＪ ＩＪウム全中性子源とし
て実用する場合（′ｉ、通當、ステンレス鋼又はジルコ
ニウム合金等の金属製カプセルを被覆材として用い、こ
の中にｔ ｆｌＺｌ八属リウムを密封していた（このよ
うに４；ｑＪＪｙ、されたものを、中性子源横木と称す
る）、シかし、このように構成した場合にあって、中性
子源の炉内装荷期間内の健全な動作を保証するには、上
記中性子源横木の適切な機械的強度、ｆヒ学的安定性及
び良好な核特性の確保が望′！ｆ、扛る。特に問題にな
るのが、金属べＩＪ ＩＪウムと被包材との共存性であ
り使用環境条件下での十分に良好な共存性が装求さｎる
。
場合にも＊ ｒｉｉ：乱：の環境効果の問題は例外では
ない、このため、全局べＩＪ ＩＪウム全中性子源とし
て実用する場合（′ｉ、通當、ステンレス鋼又はジルコ
ニウム合金等の金属製カプセルを被覆材として用い、こ
の中にｔ ｆｌＺｌ八属リウムを密封していた（このよ
うに４；ｑＪＪｙ、されたものを、中性子源横木と称す
る）、シかし、このように構成した場合にあって、中性
子源の炉内装荷期間内の健全な動作を保証するには、上
記中性子源横木の適切な機械的強度、ｆヒ学的安定性及
び良好な核特性の確保が望′！ｆ、扛る。特に問題にな
るのが、金属べＩＪ ＩＪウムと被包材との共存性であ
り使用環境条件下での十分に良好な共存性が装求さｎる
。
共イｆ性が不良である場合にに１次のような不都合な現
象が生じる。例えば、不活性雰囲気中で。
象が生じる。例えば、不活性雰囲気中で。
５００〜７００Ｃの温度域下、軟鋼、ニッケル、ニッケ
ル基合金又はジルコニウム等をベリリウムと接触保持さ
ゼると、いすｎの場合も、接融界面にて両金属間の拡散
反応が進行し、金属間化合物（ＦｅＢｅ２゜ＦｅＢｅ＋
＋ 、 ＦｅＢｅ５ 、 Ｎｉ Ｂｅ 、Ｎ１３Ｂｅ
、 ＺｒＢｅ 、 ＺｒＢｅｅ等）から成る反り生成層
が形成される。この１寺、子才第４’ ｉ、Ｕ脆化し、
また１反応層形成に伴う体積変イしカニ生じる。その結
果、母材の機械的性質が劣化すると１１モに、反し生成
層である表面層が母材から剥離し易くなり、ついには、
毎月が侵食さ′ｉｔでし甘う。
ル基合金又はジルコニウム等をベリリウムと接触保持さ
ゼると、いすｎの場合も、接融界面にて両金属間の拡散
反応が進行し、金属間化合物（ＦｅＢｅ２゜ＦｅＢｅ＋
＋ 、 ＦｅＢｅ５ 、 Ｎｉ Ｂｅ 、Ｎ１３Ｂｅ
、 ＺｒＢｅ 、 ＺｒＢｅｅ等）から成る反り生成層
が形成される。この１寺、子才第４’ ｉ、Ｕ脆化し、
また１反応層形成に伴う体積変イしカニ生じる。その結
果、母材の機械的性質が劣化すると１１モに、反し生成
層である表面層が母材から剥離し易くなり、ついには、
毎月が侵食さ′ｉｔでし甘う。
この点１１’Ｃつき、前記し７′ｃステンレス鋼又はジ
ルコニウム合金を被俊材とする中性子源横木の１すｙ目
１温度は１通常３００ Ｃｆ１度の比較的低τ温度域で
めったため、両者の共存性は良好で、し・ｌえＯ′ｆ、
約４０００時間の使用によっても、何程の不都合も生じ
な力＼つだ。
ルコニウム合金を被俊材とする中性子源横木の１すｙ目
１温度は１通常３００ Ｃｆ１度の比較的低τ温度域で
めったため、両者の共存性は良好で、し・ｌえＯ′ｆ、
約４０００時間の使用によっても、何程の不都合も生じ
な力＼つだ。
しかし、前記した中性子源構体を軽水炉（便斤Ｊ温度：
通′帛約３００℃）に用いる場合は１司１風ないが１例
えは、軽水炉の使用温度金品くしたり、又は、高速増殖
炉（使用温度二通常約５ｓｏｃ）に用いる場合には、特
に共存法の点で問題力（生じる。
通′帛約３００℃）に用いる場合は１司１風ないが１例
えは、軽水炉の使用温度金品くしたり、又は、高速増殖
炉（使用温度二通常約５ｓｏｃ）に用いる場合には、特
に共存法の点で問題力（生じる。
その理由は、被覆材として使用実績のあるステンレス鋼
及びジルコニウム合金であっても、使用温度が高くなる
に伴い、金属間の拡散速度は増力目し。
及びジルコニウム合金であっても、使用温度が高くなる
に伴い、金属間の拡散速度は増力目し。
全月間ｆヒ合物の生成が促進されて、金屑べＩＪ ｊＪ
ウムとの共存性が劣下することが予想さ牡るからである
。
ウムとの共存性が劣下することが予想さ牡るからである
。
この点に付１本発明者らは、共存性の良否を確認するべ
く、不活性雰囲気中で、６００Ｃの温度下、ステンレス
鋼及びジルコニウム合金を金属ベリＩＪウムと接触保持
させる試験を行なった。その結果１両金属共に、脆い反
応生成物が生成していること全確認した。
く、不活性雰囲気中で、６００Ｃの温度下、ステンレス
鋼及びジルコニウム合金を金属ベリＩＪウムと接触保持
させる試験を行なった。その結果１両金属共に、脆い反
応生成物が生成していること全確認した。
この試験結果は、中性子源構体の使用温度が５００℃以
上である場合には、ステンレス鋼及びジルコニウム合金
を被覆材として使用しても、金属ベリリウムの中性子源
としての健全な動作を保証できないことを示している。
上である場合には、ステンレス鋼及びジルコニウム合金
を被覆材として使用しても、金属ベリリウムの中性子源
としての健全な動作を保証できないことを示している。
さて、一般的に金属ベリリウムと相手材料との共存性改
良策 と相手月料間に外種材料を介在させ、両者の直接接触を
避ける方法又は金属ベリリウムあるいは相手材料を表面
処理する方法が行なわれている。しかしながら、ベリリ
ウムをステンレス鋼ヤジルコニウム合金と共存させて使
用する中性子源４＋、２体に対して有効である共存性改
良策は従米構じられていなかった。したがって前述のご
とく金１．＋４べ１）１ノウムに５００℃以上で使用す
るには、何ら力１の改良策が構しられねばならないので
あるが、従来に中性子源を５０００以上の高温下で使用
すること自体がなかったため、当然に、何んらＣ）改良
策も提案されていなかったのである。
良策 と相手月料間に外種材料を介在させ、両者の直接接触を
避ける方法又は金属ベリリウムあるいは相手材料を表面
処理する方法が行なわれている。しかしながら、ベリリ
ウムをステンレス鋼ヤジルコニウム合金と共存させて使
用する中性子源４＋、２体に対して有効である共存性改
良策は従米構じられていなかった。したがって前述のご
とく金１．＋４べ１）１ノウムに５００℃以上で使用す
るには、何ら力１の改良策が構しられねばならないので
あるが、従来に中性子源を５０００以上の高温下で使用
すること自体がなかったため、当然に、何んらＣ）改良
策も提案されていなかったのである。
〔発明の目的ｊ
本発明は、中性子源である金属べＩＪ ＩＪウムと、こ
れを密封する余端被覆材との高温下における共存性が著
しく改善され、所定期間、５００〜７００℃の高温域で
使用するのに好適な中性子源構体を提供することに目的
がある。
れを密封する余端被覆材との高温下における共存性が著
しく改善され、所定期間、５００〜７００℃の高温域で
使用するのに好適な中性子源構体を提供することに目的
がある。
本発明者らは、べりゞリウムと種々の異柚相料とを高温
で長時間共存させた拡散反応試織ハの結果、例えば、不
活性雰囲気中、５００℃、５０００時１１ｊの共存保持
条件で、べＩＪ ＩＪウムと反応しない金属は。
で長時間共存させた拡散反応試織ハの結果、例えば、不
活性雰囲気中、５００℃、５０００時１１ｊの共存保持
条件で、べＩＪ ＩＪウムと反応しない金属は。
クロム及び酸化ベリリウム焼結体でおることを児出した
。即ち、試験後のクロムの外観には変化が認めら肛ず１
才た。接触界面のｙ′Ｃ学顕微鏡観察及びＸ腺回折によ
っても、変質層及び金４間化合物の存在は？、）１．察
さｔ］ｉなかった、更に、ステンレス鋼及びジルコニウ
ム合金とクロム及び酸化ベリリウム焼結体との同様な拡
散反応試験においても、これらの共存性は良好であるこ
とが確認された、本発明は、これらの事実全利用するこ
とにより完成されるに至ったものである。
。即ち、試験後のクロムの外観には変化が認めら肛ず１
才た。接触界面のｙ′Ｃ学顕微鏡観察及びＸ腺回折によ
っても、変質層及び金４間化合物の存在は？、）１．察
さｔ］ｉなかった、更に、ステンレス鋼及びジルコニウ
ム合金とクロム及び酸化ベリリウム焼結体との同様な拡
散反応試験においても、これらの共存性は良好であるこ
とが確認された、本発明は、これらの事実全利用するこ
とにより完成されるに至ったものである。
即ち１本発明←Ｌ１金屈べＩＪ ＩＪウムと、該金属ぺ
＋） ＋）ラムを密封する金属被覆材とから成る原子炉
用中性子源構１本において。
＋） ＋）ラムを密封する金属被覆材とから成る原子炉
用中性子源構１本において。
該金属ベリ１）ラムと該金属被粉材との間に、こ扛らに
対し共存性が良好な金属、金属酸化物もしくけ金属炭化
物又は合金から成る中間層を介在せしめたこと全′侍徴
とする。
対し共存性が良好な金属、金属酸化物もしくけ金属炭化
物又は合金から成る中間層を介在せしめたこと全′侍徴
とする。
本発明の原子炉用中性子源構内を、第１図及び第２図に
示したＪ実施例に基づき説明する。図中。
示したＪ実施例に基づき説明する。図中。
１は長尺な円柱形状の金属ベリリウム、２は金属べＩ）
ｌ）ラムを挿入するための長尺な円筒形状の被覆管、
３は該被扮肯２の両端を封止する端栓である。金属被粉
材は被僚肯２及び端栓３，３から構成されている。
ｌ）ラムを挿入するための長尺な円筒形状の被覆管、
３は該被扮肯２の両端を封止する端栓である。金属被粉
材は被僚肯２及び端栓３，３から構成されている。
上記金属被覆材を構成する被々／げＧ２及び皓１栓３の
材質としては、ステンレス鋼（例えば、５ＵＳ３１６＠
）、ジルコニウム合金〔例えば、ジルカロイ−２、ジル
カロイ−４〕等が例示される。
材質としては、ステンレス鋼（例えば、５ＵＳ３１６＠
）、ジルコニウム合金〔例えば、ジルカロイ−２、ジル
カロイ−４〕等が例示される。
４は中間層で、該層４の材質は、金属べＩＪ ＩＪウム
１及び上記金属被覆材との共存性が良好な金属、金属酸
化物、金属炭化物又は合金である。金ＦＡ被梼材が、ス
テンレス鋼又はジルコニウム合金から成る場合にあって
は１次のよりな濁質か例示される。金属の具体例として
は、例えば、Ｃｒ ＋ Ｗｔ Ｍｏ ＋ゴａ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、Ａｌがあげられる。このうち、 Ｃｒが最も好まし
い。また、金属酸化物の具体例としては１例えば、 Ｍ
ｇＯ、Ａｌ１ｚＯｓ（以上の酸化物は焼結園であること
が好ましい）、ＢｅＯがあげら１する。このうち、Ｂｅ
Ｏが最も好ましい。更に好ましくは。
１及び上記金属被覆材との共存性が良好な金属、金属酸
化物、金属炭化物又は合金である。金ＦＡ被梼材が、ス
テンレス鋼又はジルコニウム合金から成る場合にあって
は１次のよりな濁質か例示される。金属の具体例として
は、例えば、Ｃｒ ＋ Ｗｔ Ｍｏ ＋ゴａ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、Ａｌがあげられる。このうち、 Ｃｒが最も好まし
い。また、金属酸化物の具体例としては１例えば、 Ｍ
ｇＯ、Ａｌ１ｚＯｓ（以上の酸化物は焼結園であること
が好ましい）、ＢｅＯがあげら１する。このうち、Ｂｅ
Ｏが最も好ましい。更に好ましくは。
ＢｅＯ’ｃ 、金属ぺＩＪ ＩＪウムの陽極酸化処理に
よって皮膜として形成することである。金属炭化物とし
ては１例えば、ＳｉＣ，ＷＣがあげらｎる。尚、中性子
源４．ｊ１体の１１々成旧科としては、熱中性子吸収断
面積の小さなものが好適であるが、この点に付、ＢｅＯ
Ｉｔｓ （、）、００９２１）ａｒｎ であって金属
ベリリウムに匹敵するため、ｌｆ＋１Ｅ）ＩＩな材質で
ある。
よって皮膜として形成することである。金属炭化物とし
ては１例えば、ＳｉＣ，ＷＣがあげらｎる。尚、中性子
源４．ｊ１体の１１々成旧科としては、熱中性子吸収断
面積の小さなものが好適であるが、この点に付、ＢｅＯ
Ｉｔｓ （、）、００９２１）ａｒｎ であって金属
ベリリウムに匹敵するため、ｌｆ＋１Ｅ）ＩＩな材質で
ある。
以上のような材質から成る中間層４は、金属べＩＪ Ｉ
Ｊウム１の外≧（而及び金属被覆材の内衣面に被０され
るか（第１図）、もしくは、いずれか一方に被籾（ｍ
２図では、金属ベリリウムｌの外表面に被色）される。
Ｊウム１の外≧（而及び金属被覆材の内衣面に被０され
るか（第１図）、もしくは、いずれか一方に被籾（ｍ
２図では、金属ベリリウムｌの外表面に被色）される。
中間層を金わ！べＩＪ ＩＪウム又は金属被覆材に形成
する方法としでは１例えば、電気メツキ法、浴融メッキ
法、似相メッキ法、真空蒸着法、溶射法があげられる。
する方法としでは１例えば、電気メツキ法、浴融メッキ
法、似相メッキ法、真空蒸着法、溶射法があげられる。
これらの方法のうち、形成すべき材ηにＩＬ、じて最も
適切な方法が採用される。例えば、金属酸化物、金属炭
化物にあっては１通常真空蒸着法、気相メッキ法が採用
される。寸た。 Ａｌ については、真空蒸着法、溶
融メッキ法が好ましい。
適切な方法が採用される。例えば、金属酸化物、金属炭
化物にあっては１通常真空蒸着法、気相メッキ法が採用
される。寸た。 Ａｌ については、真空蒸着法、溶
融メッキ法が好ましい。
Ｃｒ から成る中間層を形成する場合は、中間層と相
手月との密着性、中間層の厚さの均−性並びにミクロ組
織および表面性状の健全性に優れることから、クロム酸
浴を用いては気メッキにより形成することが好ましい。
手月との密着性、中間層の厚さの均−性並びにミクロ組
織および表面性状の健全性に優れることから、クロム酸
浴を用いては気メッキにより形成することが好ましい。
金属べＩＪ ＩＪウムに対してＣｒ メッキを行なう
場合は、ベリリウム素地に直接Ｃｒ 被１１ Ａ￥ｉを
形成することが容易ではないので。
場合は、ベリリウム素地に直接Ｃｒ 被１１ Ａ￥ｉを
形成することが容易ではないので。
予め、前処哩として、べＩＪ ＩＪウム素地’５＝Ｃｒ
酸浴の酸化作用を受けにくい金属で被こし、しかる後に
Ｃｒメッキ処理を行なうことが必要である。即ち。
酸浴の酸化作用を受けにくい金属で被こし、しかる後に
Ｃｒメッキ処理を行なうことが必要である。即ち。
金属ぺＩＪ ＋ＪウムがＣｒ酸浴中で酸化皮膜を形成す
るため、 ７？Ｉｉ望のＣｒ被覆鳩が得られないからで
ある。
るため、 ７？Ｉｉ望のＣｒ被覆鳩が得られないからで
ある。
この場合、 Ｃｒメッキの下地となる被覆１ｉＶｉは、
Ｃｒ酸浴液の酸化作用を受けず、かつ、べＩＪ ＩＪウ
ム素地との冨着１生及びＣｒメッキ層との密着性が良好
である金属から選ばれる。更には、最小限の被覆厚さで
、ベリリウム素地全１ｊｊｊ ’ｉ均一に被＋［？ｉす
ることが望寸扛る。この下地の金属被覆層全厚くするこ
とは、金属ベリリウム、あるいはＣ１“ との拡散反応
によるべυリウム素地あるいＩｒ１Ｃ１−彼恍層との密
着性が劣下する原因となるだめ、好ましくない。
Ｃｒ酸浴液の酸化作用を受けず、かつ、べＩＪ ＩＪウ
ム素地との冨着１生及びＣｒメッキ層との密着性が良好
である金属から選ばれる。更には、最小限の被覆厚さで
、ベリリウム素地全１ｊｊｊ ’ｉ均一に被＋［？ｉす
ることが望寸扛る。この下地の金属被覆層全厚くするこ
とは、金属ベリリウム、あるいはＣ１“ との拡散反応
によるべυリウム素地あるいＩｒ１Ｃ１−彼恍層との密
着性が劣下する原因となるだめ、好ましくない。
こｎらを満足する方法としては、予め亜鉛置換を行なっ
たべＩＪ ＩＪウム素地に対して、極めて薄い銅メツキ
被覆層を均一に形成させ、これをＣｒ メッキの下地
とする方法が採用さｎる。この場合、銅メッキ層の厚さ
Ｖｓ、、５μＩｎ 以下であることを要する。
たべＩＪ ＩＪウム素地に対して、極めて薄い銅メツキ
被覆層を均一に形成させ、これをＣｒ メッキの下地
とする方法が採用さｎる。この場合、銅メッキ層の厚さ
Ｖｓ、、５μＩｎ 以下であることを要する。
中性子源構体の４；／Ｉ成材料としては、熱中性子吸収
断面積の小さなものが適当であるが、クロム及び銅の熱
中性子吸収断面積は、原子炉用中性子源の設計上、許容
しうる範囲内にある。尚、金属被覆材として用いられる
ステンレス鋼、ジルコニウラ合金の熱中性子吸収断面積
も許容範囲内にある。
断面積の小さなものが適当であるが、クロム及び銅の熱
中性子吸収断面積は、原子炉用中性子源の設計上、許容
しうる範囲内にある。尚、金属被覆材として用いられる
ステンレス鋼、ジルコニウラ合金の熱中性子吸収断面積
も許容範囲内にある。
また、 ＢｅＯから成る中間層を形成する場合は、例え
ば、Ｘ空蒸着法や溶射法であってもよいが、形成された
Ｂｅ０層の素地に対する密着性、厚さの均一性、構造欠
陥の少なさ等の点で１次のように処理することが好まし
い。即ち、中性子源である金属べＩＪ ＩＪウムの外衣
面を、酸素の存在する雰囲気中で加熱処理するか、ある
いは陽極酸化処理することによって、金属ベリリウムの
表面皮膜として形成することである。しかし、このよう
な方法によって形成できるＢｅＯの表面皮膜の厚さは、
最大１０μｍ であるため、 ｆｆ！ｌえば数１００μ
ｍの厚さを所望する場合にあっては、真空蒸着法や溶射
法等により被覆処理することがＭ効である。
ば、Ｘ空蒸着法や溶射法であってもよいが、形成された
Ｂｅ０層の素地に対する密着性、厚さの均一性、構造欠
陥の少なさ等の点で１次のように処理することが好まし
い。即ち、中性子源である金属べＩＪ ＩＪウムの外衣
面を、酸素の存在する雰囲気中で加熱処理するか、ある
いは陽極酸化処理することによって、金属ベリリウムの
表面皮膜として形成することである。しかし、このよう
な方法によって形成できるＢｅＯの表面皮膜の厚さは、
最大１０μｍ であるため、 ｆｆ！ｌえば数１００μ
ｍの厚さを所望する場合にあっては、真空蒸着法や溶射
法等により被覆処理することがＭ効である。
以上説明したような方法で形成された中間層は。
均一厚みで、かつ、一部の面においても、金属べＩＪ
ＩＪウムと金属被覆材とが接触しないように形成される
ことが望ましい。中間層の厚さは、拡散反応層の形成防
止又は形成抑制の点からすれば、王に、中性子源構体の
炉内装荷時間、使用温度等によって決定さｎ、また、核
特性の点からすれｔよ。
ＩＪウムと金属被覆材とが接触しないように形成される
ことが望ましい。中間層の厚さは、拡散反応層の形成防
止又は形成抑制の点からすれば、王に、中性子源構体の
炉内装荷時間、使用温度等によって決定さｎ、また、核
特性の点からすれｔよ。
熱中性子の吸収を可能な限り小さく抑え得るように決定
されるため、一義的には定められない。尚。
されるため、一義的には定められない。尚。
本発明にかかる中間層は、高温、長時間かつ腐食性雰囲
気等の苛酷な条件に置かれた場合５例えば７００℃以上
の高温に置かれた場合、あるいは１０．０００時間以上
の長時間使用する場合、又は酸化性雰囲気に置かれた場
合等では必ずしも良好な共存性を示すとは限らない。し
かし、多少の拡散反応が進み、一部に脆い反し層が形成
さｎること金力１〜＜ｒ、シ、ｔｙｒ食代金加味した設
計をすることにより使用に耐えることができる。
気等の苛酷な条件に置かれた場合５例えば７００℃以上
の高温に置かれた場合、あるいは１０．０００時間以上
の長時間使用する場合、又は酸化性雰囲気に置かれた場
合等では必ずしも良好な共存性を示すとは限らない。し
かし、多少の拡散反応が進み、一部に脆い反し層が形成
さｎること金力１〜＜ｒ、シ、ｔｙｒ食代金加味した設
計をすることにより使用に耐えることができる。
本発明の中性子源４Ｐｔ体は、前記の如く形成された中
間層４及び金１・７１べＩＪ リウム１を被偵管２内に
収納し、内部を不活性雰囲気（ヘリウム等）とした後、
端栓３．３で密封することにより製造される。
間層４及び金１・７１べＩＪ リウム１を被偵管２内に
収納し、内部を不活性雰囲気（ヘリウム等）とした後、
端栓３．３で密封することにより製造される。
Ｌメ上説明したように１本発明の中性子源４Ｐｔ体では
、金ｊ７４べＩＪ ＩＪウムと金属被覆材との間に、５
００〜７００Ｃの６６温下において１両金属に対し共存
性が良好な中間ｒｌ’Ｓ 全介在しているため、金属ベ
リリウムと金属被覆材とが直接に接触することはない。
、金ｊ７４べＩＪ ＩＪウムと金属被覆材との間に、５
００〜７００Ｃの６６温下において１両金属に対し共存
性が良好な中間ｒｌ’Ｓ 全介在しているため、金属ベ
リリウムと金属被覆材とが直接に接触することはない。
その結果、両者間の拡散反応に起因する反応生成層の形
成が防止もしくは抑制されるため、母料が侵食されるお
それｆｆ、なくなυ１中性子源構体の耐用寿命が延びる
こととなる。
成が防止もしくは抑制されるため、母料が侵食されるお
それｆｆ、なくなυ１中性子源構体の耐用寿命が延びる
こととなる。
〔発明の実／ｌｉ！１例〕
実施例１
第１図に示したように、外径１５ｇ、内径１２．５語、
長さ２００戴の５ＵＳ３１６ステンレス＠製被覆管２及
び該被覆管２全密封する同月質の端栓３の内面に１次に
記載した工程によって、約２００μｍのクロム被覆層４
を形成した。
長さ２００戴の５ＵＳ３１６ステンレス＠製被覆管２及
び該被覆管２全密封する同月質の端栓３の内面に１次に
記載した工程によって、約２００μｍのクロム被覆層４
を形成した。
まず、被覆管２及び端栓３全アルカリ浴中に浸し、陽極
電解によって脱脂洗浄処理を行なった。
電解によって脱脂洗浄処理を行なった。
次に、これを水洗処理した後、不働態化皮膜除去を目的
として、酸洗及び酸性浴中での陰極電解による活性化処
理を施した、ついで、再び水洗処理し、しかる後に、無
水クロム酸２５０ｙ／１１、硫酸２．５！／Ｉｔ浴中、
陽極に３％アンチモン−鉛合金金剛い、浴温４５Ｃ１平
均電流密度４０Ａ／ｄｙ＆の条件で電気クロムメッキ処
理を行ない、最後に水洗処理した。
として、酸洗及び酸性浴中での陰極電解による活性化処
理を施した、ついで、再び水洗処理し、しかる後に、無
水クロム酸２５０ｙ／１１、硫酸２．５！／Ｉｔ浴中、
陽極に３％アンチモン−鉛合金金剛い、浴温４５Ｃ１平
均電流密度４０Ａ／ｄｙ＆の条件で電気クロムメッキ処
理を行ない、最後に水洗処理した。
次に、次表；
に示した組成から成る金属べ１７１Ｊウム１の外表面に
、以下に記載した工程によって、下層として平均厚さ約
２．５μｍの銅層、上層として平均厚さ約２００μｍの
クロム被覆層４を形成した。
、以下に記載した工程によって、下層として平均厚さ約
２．５μｍの銅層、上層として平均厚さ約２００μｍの
クロム被覆層４を形成した。
１１．１ 有機溶剤による脱脂洗浄処理（２１表面欠
陥層の除去全目的とする。 ５ｖｏ７ ％硫酸。
陥層の除去全目的とする。 ５ｖｏ７ ％硫酸。
９５ Ｖｏｌｑ６リン酸及び１２０ Ｐ／ｌ クロム酸
からなる水溶液中にて、浴温５０Ｃで５分間の化学研摩
処理 ＋３１ 水洗処理 （４１沸騰水中［３０分間浸漬する脱水素処理（５）
化学研摩処理により生じた不働態状表面皮膜を除去す
るために１０ｖｏｌ ％硫酸水溶液中、温度３０℃で３
０秒間行なう酸洗処理 （６） 水洗処理 （１） １２０ ！／ｌ ビロリン酸ナトリウム、４
０Ｆ−７１硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４愉７Ｈ２０）％７．５
Ｐ／ｌ 沸化ナトリ８、Ｏ１浴温８０Ｃ）中にべ＋
７１Ｊウムを５分間浸漬する亜鉛置侠処理 （２盪 水洗処理 ＋１＋ ２０１／ｉシアン化第−銅、４０ｙ／ｌシア
ン化ナトリウム、１５！／ｌ炭酸カリウム、 ７．５ｆ
／ｉｌ 水酸化カリウム及び２２゜５Ｐ／ｌ沸化ナトリ
ウム からなる浴（ｐＨ１３，２、浴温５５Ｃ）中に平
均２ Ａ／ｄｔｒ？■Ｋ （Ａｌｖ度で厚さ２．５μｍ
の銅；曽全形成する電気メツキ処理 （２） 眼銅層中に吸収さ扛た水素を脱するため。
からなる水溶液中にて、浴温５０Ｃで５分間の化学研摩
処理 ＋３１ 水洗処理 （４１沸騰水中［３０分間浸漬する脱水素処理（５）
化学研摩処理により生じた不働態状表面皮膜を除去す
るために１０ｖｏｌ ％硫酸水溶液中、温度３０℃で３
０秒間行なう酸洗処理 （６） 水洗処理 （１） １２０ ！／ｌ ビロリン酸ナトリウム、４
０Ｆ−７１硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４愉７Ｈ２０）％７．５
Ｐ／ｌ 沸化ナトリ８、Ｏ１浴温８０Ｃ）中にべ＋
７１Ｊウムを５分間浸漬する亜鉛置侠処理 （２盪 水洗処理 ＋１＋ ２０１／ｉシアン化第−銅、４０ｙ／ｌシア
ン化ナトリウム、１５！／ｌ炭酸カリウム、 ７．５ｆ
／ｉｌ 水酸化カリウム及び２２゜５Ｐ／ｌ沸化ナトリ
ウム からなる浴（ｐＨ１３，２、浴温５５Ｃ）中に平
均２ Ａ／ｄｔｒ？■Ｋ （Ａｌｖ度で厚さ２．５μｍ
の銅；曽全形成する電気メツキ処理 （２） 眼銅層中に吸収さ扛た水素を脱するため。
沸騰水中に３０分［１］浸漬する脱水垢処理（３）
酸洗処理 （４）水洗処理 ４００ ！／ｌ無水クロム酸及び４ Ｐ／ｌ硫酸からな
る浴（浴温４５Ｃ〕中に平均３Ａ／ｄ−の電流密度にて
イーｉなう、電気クロムメッキ処理。
酸洗処理 （４）水洗処理 ４００ ！／ｌ無水クロム酸及び４ Ｐ／ｌ硫酸からな
る浴（浴温４５Ｃ〕中に平均３Ａ／ｄ−の電流密度にて
イーｉなう、電気クロムメッキ処理。
ついで、クロム被株層４を有する戴属ベリリウム１ ｆ
ｒ′ｂ前記した如く内面にクロム被覆有４ｆ有するステ
ンレス蛸贋伝椀肯２［」ｖこ装填し１．内部全ヘリウム
２１川ｊ１４気として、該被覆ｕ２０両端ケ前記ツクロ
ム！４：ＱＩ？Ｊ４ 、４ ’ｉ有−ｊ−るステンレス
鋼製端栓：３．３で■）封−ｊ〜ゐこと番こより中性子
源１１ｑ体を製造した。
ｒ′ｂ前記した如く内面にクロム被覆有４ｆ有するステ
ンレス蛸贋伝椀肯２［」ｖこ装填し１．内部全ヘリウム
２１川ｊ１４気として、該被覆ｕ２０両端ケ前記ツクロ
ム！４：ＱＩ？Ｊ４ 、４ ’ｉ有−ｊ−るステンレス
鋼製端栓：３．３で■）封−ｊ〜ゐこと番こより中性子
源１１ｑ体を製造した。
こ０ ’ｂ４体に・ついて、不活性雰囲気（ヘリウムガ
ス）中、５００ Ｃ，５０００時［口ｊの条件で共存保
持ずゐことによＶ、共存性確認試験を行なった。
ス）中、５００ Ｃ，５０００時［口ｊの条件で共存保
持ずゐことによＶ、共存性確認試験を行なった。
その相果、被貴百、端栓及Ｏ・金属べＩＪ リウムには
反応生成１４が形成さｔ′Ｌでいないことが１光学顕微
鏡観察および走食型゛市子顕微鐘観察により確認され、
また被４※青及び輸栓のステンレス鋼組織は脆化してい
７よいことが、該ステンレス鋼の衝撃破壊破面のフラク
トグラフィーにより確認さ扛た。
反応生成１４が形成さｔ′Ｌでいないことが１光学顕微
鏡観察および走食型゛市子顕微鐘観察により確認され、
また被４※青及び輸栓のステンレス鋼組織は脆化してい
７よいことが、該ステンレス鋼の衝撃破壊破面のフラク
トグラフィーにより確認さ扛た。
実施例
板坊管の内面及び端栓の内側面にのみクロム被個層を形
成し、；ｃの平均厚きを約４００μｎ１としたことを除
いては実施１９１） ｌと同様に中性子源構体を工に４
コ４ しソで：。
成し、；ｃの平均厚きを約４００μｎ１としたことを除
いては実施１９１） ｌと同様に中性子源構体を工に４
コ４ しソで：。
この構内を不活性雰囲気中、６００Ｃ（／Ｃで５０００
時間共存保持することにより、共存性確δｄ試験を行な
った。
時間共存保持することにより、共存性確δｄ試験を行な
った。
その結果、被覆管、金属ぺＩＪ リウム側共に反応生成
層は認められず１組織の変質、脆化も観察されなかった
。
層は認められず１組織の変質、脆化も観察されなかった
。
実施例３
実施例１で用いた金属ベリリウムと同一組成であって、
外径１１．５ｍ、長さ１８５臥の金属ペリ１１ウム１の
外表面に、以下に記載した工程に従い処理を施し、平均
厚さ約１５μｍの酸化ベリリウム皮膜４を形成しまた。
外径１１．５ｍ、長さ１８５臥の金属ペリ１１ウム１の
外表面に、以下に記載した工程に従い処理を施し、平均
厚さ約１５μｍの酸化ベリリウム皮膜４を形成しまた。
（１１有機溶剤による脱脂洗浄処理
（２）表面欠陥層の除去を目的とするｓ ５ｖｏ／、
９６硫酸ｍ ９５ｖｏｄ％リン酸及び１２０ ｆ
ｌ／ｌ無水クロム酸から成る浴液中にて浴温５０℃で５
分間の化学研摩処理 （３）水洗処理 １４Ｊ ＄膨水中に３０分間浸漬する脱水素処理（５
１２０ｗｔ ％無水クロム散の水溶液中で、陰極に鉛金
用い、浴温１８℃、平均電流密度１５Ａ／ｄｍ’で行な
う陽極酸化処理 （６）沸騰水中に３０分間浸漬する脱水素処理風」二の
処Ｌｌ！１！でイ（ｔらｒした皮膜値、Ｘ蔵回折による
同定の結果、酸化ベリリウムであることが確認された。
９６硫酸ｍ ９５ｖｏｄ％リン酸及び１２０ ｆ
ｌ／ｌ無水クロム酸から成る浴液中にて浴温５０℃で５
分間の化学研摩処理 （３）水洗処理 １４Ｊ ＄膨水中に３０分間浸漬する脱水素処理（５
１２０ｗｔ ％無水クロム散の水溶液中で、陰極に鉛金
用い、浴温１８℃、平均電流密度１５Ａ／ｄｍ’で行な
う陽極酸化処理 （６）沸騰水中に３０分間浸漬する脱水素処理風」二の
処Ｌｌ！１！でイ（ｔらｒした皮膜値、Ｘ蔵回折による
同定の結果、酸化ベリリウムであることが確認された。
次に、このよう（て酸化べＩＪ ＩＪウム皮膜４が外衣
面に形成された金（・−１べＩＪ ＩＪウムｌを、外径
１５πｎ。
面に形成された金（・−１べＩＪ ＩＪウムｌを、外径
１５πｎ。
内径１２．５ｍ、、長さ２００ Ｗｈ（Ｄ ５ＵＳ３１
６ Ｘ テア Ｌ’ス錦製被被覆２内に装填し１円部を
ヘリウム雰囲気とｉ〜て、該被捌管２の両端を眼前２と
同月ａの端栓３．３で密封することによＶ％第２図に示
した中性子源イノ９１木全製造した。
６ Ｘ テア Ｌ’ス錦製被被覆２内に装填し１円部を
ヘリウム雰囲気とｉ〜て、該被捌管２の両端を眼前２と
同月ａの端栓３．３で密封することによＶ％第２図に示
した中性子源イノ９１木全製造した。
この構体について、不活性雰囲気中、５０００２０００
時間の条件Ｏてて、共存性確認試験を行なった。
時間の条件Ｏてて、共存性確認試験を行なった。
その結果、ステンレス鋼には反応生成層が形成されてい
ないことが、光学顕微鏡観察にょシ確認され、また、ス
テンレス鋼組織は脆化していないことが、該ステンレス
鋼の術類破壊破面のフラクトグラフィーにより確認され
た。
ないことが、光学顕微鏡観察にょシ確認され、また、ス
テンレス鋼組織は脆化していないことが、該ステンレス
鋼の術類破壊破面のフラクトグラフィーにより確認され
た。
ｌｌｔ較しｄ
実施例１で用いたものと四−寸法かつ四相ガである。素
地のままの笠属べＩＪ リウム、被覆肯及び端栓から成
る中性子源イ背体を装造した。
地のままの笠属べＩＪ リウム、被覆肯及び端栓から成
る中性子源イ背体を装造した。
この構体について、実施例１と同様の条件で。
共存性確認試験を行なった。
その結果、被覆管及び端栓の金属べＩＪ ＩＪウムとの
接触界面には、拡散反応による反応生成層が生成してい
ることが１光学顕微鏡観察および走査型電子顕微鏡観察
により鳴認さ扛た。この反応生成層の厚さは、共存性確
認試験開始後、１ｏｏｏ時間には数μｍ、 ５０００
時間には約２５μｍ であった。
接触界面には、拡散反応による反応生成層が生成してい
ることが１光学顕微鏡観察および走査型電子顕微鏡観察
により鳴認さ扛た。この反応生成層の厚さは、共存性確
認試験開始後、１ｏｏｏ時間には数μｍ、 ５０００
時間には約２５μｍ であった。
また、被覆管及び端栓の反応層部分Ｖ？−は、衝撃破壊
破面のフラクトグラフィーにより１反Ｕ［、、生成物に
起因する脆性破面が観察さｎた。
破面のフラクトグラフィーにより１反Ｕ［、、生成物に
起因する脆性破面が観察さｎた。
本発明の中性子源構体によれば、高温における金属べＩ
Ｊ Ｕラムと金属被覆材との共存性が良好となるため、
５００〜７００Ｃの高温にて長時間の使用に配え、その
悄％Ｉ、、予め設定された炉内装荷期間内における中性
子源構体本の健全な動作を保証することができ、しかも
、中性子源交換ザイクルを延長化することも可能となる
。また、中間Ｒ１として薄ｔｒｉ ’を形成するだけで
よいため、従来の中性子υ（λ構体の設＠１条件を人１
ｊに変更する必要がなく、かつ、コスト的にもイｌ利で
あり、その工業的価値は極めて大きい。
Ｊ Ｕラムと金属被覆材との共存性が良好となるため、
５００〜７００Ｃの高温にて長時間の使用に配え、その
悄％Ｉ、、予め設定された炉内装荷期間内における中性
子源構体本の健全な動作を保証することができ、しかも
、中性子源交換ザイクルを延長化することも可能となる
。また、中間Ｒ１として薄ｔｒｉ ’を形成するだけで
よいため、従来の中性子υ（λ構体の設＠１条件を人１
ｊに変更する必要がなく、かつ、コスト的にもイｌ利で
あり、その工業的価値は極めて大きい。
４ 図ｉ４ （７）ｆｉｉｉ単な記＋３１Ｊ第１図１ｌ
−Ｊ′、、中間＋（−７を金属べＩＪ ＩＪウム及び金
）ｒＡ破覆管に形成した中性子源構体の１例を示す縦断
面図、第２図は、中間層を余端べＩＪ ＩＪウムに形成
した中性子源構体の１びりを示す縦断面図である。
−Ｊ′、、中間＋（−７を金属べＩＪ ＩＪウム及び金
）ｒＡ破覆管に形成した中性子源構体の１例を示す縦断
面図、第２図は、中間層を余端べＩＪ ＩＪウムに形成
した中性子源構体の１びりを示す縦断面図である。
１・・・金属べＩＪ ＩＪウム、２・・・被核管、３・
・・端栓。
・・端栓。
４・・・中ｒＦ１１層。
第１目
第２１
４９９−
Claims (1)
- （１） 金属べＩＪ １７ウムと、該金属ベリリウム全
密封する金ＩＡ被ＩＷ材とから成る原子炉用中性子源構
体において。 該金属べ１７１Ｊウムと該金属被覆材との間に１両金属
に対し共存性が良好な金属、金属酸化物もしくは金属炭
化物又は合金から成る中間層を介在せしめたことを特徴
とする原子炉用中性子源構体。 １２１ 前記中間層がクロム又は酸比べ＋７リウムか
ら成る特許請求の範囲第１項記載の原子炉用中性子源構
体、 ＋３１ 前記金へ被径材がステンレス鋼又はジルコニ
ウム合金から成る特許請求の範囲第１項記載の原子炉用
中性子源構体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57169863A JPS5960390A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 原子炉用中性子源構体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57169863A JPS5960390A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 原子炉用中性子源構体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960390A true JPS5960390A (ja) | 1984-04-06 |
Family
ID=15894338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57169863A Pending JPS5960390A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 原子炉用中性子源構体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5960390A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015081904A (ja) * | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 日本碍子株式会社 | 中性子反射体及び原子炉 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5575690A (en) * | 1978-12-01 | 1980-06-07 | Hitachi Ltd | Reactor starttup method and neutron source element |
| JPS5626288A (en) * | 1979-08-10 | 1981-03-13 | Tokyo Shibaura Electric Co | Neutron source for nuclear reactor |
-
1982
- 1982-09-30 JP JP57169863A patent/JPS5960390A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5575690A (en) * | 1978-12-01 | 1980-06-07 | Hitachi Ltd | Reactor starttup method and neutron source element |
| JPS5626288A (en) * | 1979-08-10 | 1981-03-13 | Tokyo Shibaura Electric Co | Neutron source for nuclear reactor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015081904A (ja) * | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 日本碍子株式会社 | 中性子反射体及び原子炉 |
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