JPS60102934A - 放射性マンガン捕集材料 - Google Patents
放射性マンガン捕集材料Info
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- JPS60102934A JPS60102934A JP58212226A JP21222683A JPS60102934A JP S60102934 A JPS60102934 A JP S60102934A JP 58212226 A JP58212226 A JP 58212226A JP 21222683 A JP21222683 A JP 21222683A JP S60102934 A JPS60102934 A JP S60102934A
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- Japan
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- manganese
- atomic
- radioactive
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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
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (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】
本光明は液体金属冷却高速増殖炉の冷却材中に含まれる
ｔＩｉ銅性マンガンを捕集するＩζめの捕集材料に関す
るものである。
ｔＩｉ銅性マンガンを捕集するＩζめの捕集材料に関す
るものである。
金属ナトリウムを冷却材とする＾速増殖炉では、冷却材
中の放射性腐食生成物である放射性マンガン（以下″Ｍ
ｎという）が作業員のプラントメインテナンス時にお番
ノる放射線被曝の元凶となっている。したがって、この
問題の解決にはＭＭｎを効率よく除去する必要がある。
中の放射性腐食生成物である放射性マンガン（以下″Ｍ
ｎという）が作業員のプラントメインテナンス時にお番
ノる放射線被曝の元凶となっている。したがって、この
問題の解決にはＭＭｎを効率よく除去する必要がある。
しかるに、従来、液体金属冷却高速増殖炉１次系ナトリ
ウムの純化系としてはコールドトラップがあるが、この
］−ルドトラップはナトリウム温麿差による溶解度差を
利用するもので、酸素、水素２１−どの溶ｆＩ′度差が
大ぎいものは効率よく捕集されるものの、’Ｍｎなと溶
解度差が少ないものは捕集されないといった問題がある
。このため、近年、マンガンがニッケル材に選択的に捕
集されるといった公知の１１１質を利用し、マンガント
ラップの開発が進められており、例えば、特開昭５３−
９０６００８にはマンガン捕集材料として７３パーセン
トＩＱ−ヒのニッケルを含むニッケル基合金及びその形
状等が開示されている。
ウムの純化系としてはコールドトラップがあるが、この
］−ルドトラップはナトリウム温麿差による溶解度差を
利用するもので、酸素、水素２１−どの溶ｆＩ′度差が
大ぎいものは効率よく捕集されるものの、’Ｍｎなと溶
解度差が少ないものは捕集されないといった問題がある
。このため、近年、マンガンがニッケル材に選択的に捕
集されるといった公知の１１１質を利用し、マンガント
ラップの開発が進められており、例えば、特開昭５３−
９０６００８にはマンガン捕集材料として７３パーセン
トＩＱ−ヒのニッケルを含むニッケル基合金及びその形
状等が開示されている。
しかし、マンガン捕集材料としてニッケル材を用いる場
合、−次系冷却材である金属ナトリウムへのニッケルの
溶出速度は第１図に示されるように原子炉１次系の主構
成材である５ＵＳ３１６に比べ２桁程大きいため、ニッ
ケル材の溶出と共にニッケル材にトラップされていたマ
ンガン（”Ｍｎ）が溶出し、再汚染が問題となる。これ
を最小限に抑えるには、ニッケル材の単位面積当りの捕
集効果を高め、更に、ニッケル材へのマンガンの拡散を
促進さぜることにより、ニッケルの溶出に伴うマンガン
の再放出を防ぐことが必要である。
合、−次系冷却材である金属ナトリウムへのニッケルの
溶出速度は第１図に示されるように原子炉１次系の主構
成材である５ＵＳ３１６に比べ２桁程大きいため、ニッ
ケル材の溶出と共にニッケル材にトラップされていたマ
ンガン（”Ｍｎ）が溶出し、再汚染が問題となる。これ
を最小限に抑えるには、ニッケル材の単位面積当りの捕
集効果を高め、更に、ニッケル材へのマンガンの拡散を
促進さぜることにより、ニッケルの溶出に伴うマンガン
の再放出を防ぐことが必要である。
この発明は」−記の如ぎ事情に鑑みてなされたものであ
って、マンガン捕集月利であるニッケル材のマンガン捕
集効果を高め、また、ニッケル材へのマンガンの拡散を
容易に４−ることにより冷却材中におけるニッケルの溶
出に伴うマンガンの再放出を防ぐことがぐぎ、したがっ
て、作業員のプランｌ−メインテナンス時にｉ１３ Ｌ
Ｊる成用性被曝の問題を解決しつる放射性マンガン捕集
材料を提供することを目的とするものである。
って、マンガン捕集月利であるニッケル材のマンガン捕
集効果を高め、また、ニッケル材へのマンガンの拡散を
容易に４−ることにより冷却材中におけるニッケルの溶
出に伴うマンガンの再放出を防ぐことがぐぎ、したがっ
て、作業員のプランｌ−メインテナンス時にｉ１３ Ｌ
Ｊる成用性被曝の問題を解決しつる放射性マンガン捕集
材料を提供することを目的とするものである。
この目的に対応（Ｊて、この発明の放射性マンガン捕集
月利は、炭素濶痘を０．０１〜０．２０虫最パーセン１
−に調整した純ニッケル、または、結晶粒度をＪＩＳ粒
度番号７以−にとなるように熱間口紙し粒度調整した高
純度ニッケル、もしく（ま、少なくともマンガン、クロ
ム、マグネシウム、銅、！ＩＩｉ鉛のいずれかを０．２
重量パーセント以上含有するニッケル基合金の真空“熱
処理材であることをＱＨｒ徴としている。
月利は、炭素濶痘を０．０１〜０．２０虫最パーセン１
−に調整した純ニッケル、または、結晶粒度をＪＩＳ粒
度番号７以−にとなるように熱間口紙し粒度調整した高
純度ニッケル、もしく（ま、少なくともマンガン、クロ
ム、マグネシウム、銅、！ＩＩｉ鉛のいずれかを０．２
重量パーセント以上含有するニッケル基合金の真空“熱
処理材であることをＱＨｒ徴としている。
以下、この発明の詳細を実施例について説明する。
この発明は、ニッケル＠（高純度ニッケル、純ニッケル
、及びニッケル基合金）を使用したマンガン補止実験の
結果、下記の３点の処理を施すことによりニッケル材の
マンガン捕集特性が向上することが判明した。
、及びニッケル基合金）を使用したマンガン補止実験の
結果、下記の３点の処理を施すことによりニッケル材の
マンガン捕集特性が向上することが判明した。
１）ニッケル材中の炭素１度を高める。
２）ニッケル材の結晶粒度を小さくする。
３）ニッケル基マンガン合金の表面から内部に向＆Ｊて
マンガンの１１度勾配をつける。
マンガンの１１度勾配をつける。
（実験例）
高１Ｍｉ疫ニッケルとその圧延材、純ニッケル、高純度
ニッケル及びニッケル基マンガン合金の熱処理材の５種
の試験片を準備し、これらの試験片を高速増殖炉１次冷
却材条イ！ｌを模擬した騎Ｍｎを含む５５０℃の液体金
属す１〜リウ１１中に１０（’）０１１’ｊ間浸漬し、
試験片毎刊着放射能吊をＧｅ（＋−ｉ）波高分析器を用
いて測定した。
ニッケル及びニッケル基マンガン合金の熱処理材の５種
の試験片を準備し、これらの試験片を高速増殖炉１次冷
却材条イ！ｌを模擬した騎Ｍｎを含む５５０℃の液体金
属す１〜リウ１１中に１０（’）０１１’ｊ間浸漬し、
試験片毎刊着放射能吊をＧｅ（＋−ｉ）波高分析器を用
いて測定した。
尚、高純度ニッケルの圧延材は加熱条件５００℃の熱間
圧延材、高１１ｉ度ニッケルの熱処理材はアルゴンガス
雰囲気中１１００℃×９時間の熱処理、及び、ニッケル
１．（マンガン合金の真空熱処理材は１σ’ｔ ｏ ｒ
ｒ以下の貞空中り１００℃×９時間の熱処理を施した
もので、それぞれ試験片の分析結果を次の表−１に、（
＝ｊ着放削能吊を表−２及び表−３に示す。
圧延材、高１１ｉ度ニッケルの熱処理材はアルゴンガス
雰囲気中１１００℃×９時間の熱処理、及び、ニッケル
１．（マンガン合金の真空熱処理材は１σ’ｔ ｏ ｒ
ｒ以下の貞空中り１００℃×９時間の熱処理を施した
もので、それぞれ試験片の分析結果を次の表−１に、（
＝ｊ着放削能吊を表−２及び表−３に示す。
上記の実験結果から明らかなように炭素濃度を比較する
と純ニツケル材で０．０２パーセント、高純度ニッケル
材０．００２パーセントと１桁違っており、付着放射能
を比較すると前者で１１６ｃｐｓ、後者で９７ｃｐｓと
、約２０パーセン１−の向上が見られた。これは、炭素
がニッケルの格子間に存在する格子間元素であるため濃
度が高いほどニッケル格子の歪みが大きくなり、マンガ
ンのニッケルｆｌ 祠への拡散が促進されるためと考え
られる。
と純ニツケル材で０．０２パーセント、高純度ニッケル
材０．００２パーセントと１桁違っており、付着放射能
を比較すると前者で１１６ｃｐｓ、後者で９７ｃｐｓと
、約２０パーセン１−の向上が見られた。これは、炭素
がニッケルの格子間に存在する格子間元素であるため濃
度が高いほどニッケル格子の歪みが大きくなり、マンガ
ンのニッケルｆｌ 祠への拡散が促進されるためと考え
られる。
尚、Ｅ’ｐＭｎ捕集特（１１−を向上するためニッケル
材に炭素を添加する場合、ニッケル材中の炭素ｍ度範囲
は、共存覆る材お１との脱浸炭挙動により決定されるべ
ぎであるが、液体金属ナトリウム中での使用実紬のある
月利の炭素ｗｊＩ磨の基片」直（ＳＵＳ材： ０．０３
〜０．０８重ｔ！ｉｔパ＝ｂント、２（１／４）Ｃｒ〜
ＩＭｏ鋼：０．１５重最パーセン１へ以下）を参考とし
てニッケル材中の炭素濃度範囲を０．０１〜０．２重量
パーセントとすることが好ま１ノい。
材に炭素を添加する場合、ニッケル材中の炭素ｍ度範囲
は、共存覆る材お１との脱浸炭挙動により決定されるべ
ぎであるが、液体金属ナトリウム中での使用実紬のある
月利の炭素ｗｊＩ磨の基片」直（ＳＵＳ材： ０．０３
〜０．０８重ｔ！ｉｔパ＝ｂント、２（１／４）Ｃｒ〜
ＩＭｏ鋼：０．１５重最パーセン１へ以下）を参考とし
てニッケル材中の炭素濃度範囲を０．０１〜０．２重量
パーセントとすることが好ま１ノい。
次に、結晶粒の大きさとマンガン捕集特性との関係につ
いて考察覆る。高ｌ１ＩＩ！疫ニツケル材を５００℃で
熱間圧延して結晶粒を小さくした試験片と前記高純度ニ
ッケル材の付着放射能を表−２より比較すると、前者が
１１４ｃｐｓ後老は９７ｃｐｓであり、約１８パーはン
トのマンガン捕集特性の向上が見られる。これは゛、両
試験片のナトリウム浸）ｈ前の平均粒径は約３０ミクロ
ン（Ｊｔｓ粒度番号７〜８）でほぼ同等であるが、浸漬
後の平均粒径は前者が約６０ミフロンＬＪｒＳ粒Ｉ Ｉ
Ｆ’ｔ ５〜６ ） ４１２習が約１４０ミクロン（
ＪＩｓ粒１立番号３）と、２．３倍程の違いが見られた
。
いて考察覆る。高ｌ１ＩＩ！疫ニツケル材を５００℃で
熱間圧延して結晶粒を小さくした試験片と前記高純度ニ
ッケル材の付着放射能を表−２より比較すると、前者が
１１４ｃｐｓ後老は９７ｃｐｓであり、約１８パーはン
トのマンガン捕集特性の向上が見られる。これは゛、両
試験片のナトリウム浸）ｈ前の平均粒径は約３０ミクロ
ン（Ｊｔｓ粒度番号７〜８）でほぼ同等であるが、浸漬
後の平均粒径は前者が約６０ミフロンＬＪｒＳ粒Ｉ Ｉ
Ｆ’ｔ ５〜６ ） ４１２習が約１４０ミクロン（
ＪＩｓ粒１立番号３）と、２．３倍程の違いが見られた
。
この様に、ニッケル材のマンガン捕集時ｊｌは、結晶粒
が小ざい（よと向上１゛る。しかし、ニッケル材の結晶
粒を加工、熱処理にｊ：り小さくしても、高速増殖炉１
次冷却系の場合、捕集材料の使用淘麿がニッケル材の再
結晶温疫付近であるため使用期間中に粒成長が起ること
が考えられる。したがって、マンガン捕集特性を向上さ
せるには捕集材の使用温度においても粒成長が抑制され
るように次の処理を施すことが効果的である。
が小ざい（よと向上１゛る。しかし、ニッケル材の結晶
粒を加工、熱処理にｊ：り小さくしても、高速増殖炉１
次冷却系の場合、捕集材料の使用淘麿がニッケル材の再
結晶温疫付近であるため使用期間中に粒成長が起ること
が考えられる。したがって、マンガン捕集特性を向上さ
せるには捕集材の使用温度においても粒成長が抑制され
るように次の処理を施すことが効果的である。
１）実機使用渇麻（高速増殖炉１次冷却系の場合５２０
℃〜６５０℃）付近で熱間圧延を行ない粒を飽和リイズ
にする。
℃〜６５０℃）付近で熱間圧延を行ない粒を飽和リイズ
にする。
２）第２図に示されるようにジルコニウム、マグネシウ
ム、チタン、アルミニウム等を添加し、ニッケル材の再
結晶温度を上げて粒の成長を防ぐ。
ム、チタン、アルミニウム等を添加し、ニッケル材の再
結晶温度を上げて粒の成長を防ぐ。
この場合、ｊｙ１記元素の添加量は、約２００℃の温度
差が得られる範囲であればよく、例えば、ジルコニウム
添加の場合ならば０．０１アトミツクパ一セント以上、
マグネシウムならば０．０３５アＩ〜ミツクパ一セント
以上、チタンならば０．０１アトミツクパ一セント以上
、また、アルミニウムならば０．１５アトミツクパ一セ
ント以上添加することが好ま１ノい。
差が得られる範囲であればよく、例えば、ジルコニウム
添加の場合ならば０．０１アトミツクパ一セント以上、
マグネシウムならば０．０３５アＩ〜ミツクパ一セント
以上、チタンならば０．０１アトミツクパ一セント以上
、また、アルミニウムならば０．１５アトミツクパ一セ
ント以上添加することが好ま１ノい。
更に、熱処Ｉ！Ｉ！＋４について考察してみると、表−
３の付着放射能に示されるように、＾純喰ニッケル材を
ベースとしたニッケルＬｔマンガン合金（マンガン１．
９６重開開−セント含有）の真空熱処理材が２２．７Ｃ
ＩＩＳであるのに対し高純度ニッケルの熱処理材は１３
ｃｐｓと、ニッケル基マンガン合金の方が付着放射能が
高くなっている。前記ニッケル基マンガン合金は１σ％
ｏ ｒ ｒ以下の真空雰囲気中において１１００℃×
９時間の熱処理を行い、マンガンの［［勾配を試別表面
Ｊ：す７０ミクロンまでつけたものである。
３の付着放射能に示されるように、＾純喰ニッケル材を
ベースとしたニッケルＬｔマンガン合金（マンガン１．
９６重開開−セント含有）の真空熱処理材が２２．７Ｃ
ＩＩＳであるのに対し高純度ニッケルの熱処理材は１３
ｃｐｓと、ニッケル基マンガン合金の方が付着放射能が
高くなっている。前記ニッケル基マンガン合金は１σ％
ｏ ｒ ｒ以下の真空雰囲気中において１１００℃×
９時間の熱処理を行い、マンガンの［［勾配を試別表面
Ｊ：す７０ミクロンまでつけたものである。
この結果Ｊ：す、ニッケルＬｔマンガン合金を作り、合
金の表面から内部に向けてマンガンの濃度勾配をつりる
とマンガン捕集特性が向上することが判る。
金の表面から内部に向けてマンガンの濃度勾配をつりる
とマンガン捕集特性が向上することが判る。
この様な脱マンガン処理は、ニッケル塁合金の表面から
内部にかけて欠陥をつくることなので、ニッケルとの合
金元素はマンガンに限定する必要はなく、高温高真空処
理でニッケルから抜は易い元素であればＪこり、例えば
、ニッケルよりも融点が低くかつ蒸気圧が高いクロム、
マグネシウム、銅、または、亜鉛のいずれであってもよ
い＠尚、これら元素の添加量は多ければそれだけ多くの
欠陥（空隙）をつくることになり、マンガン捕集特セ１
が向上するが、その添加量は、０．２重量パーセント以
上が好適である。
内部にかけて欠陥をつくることなので、ニッケルとの合
金元素はマンガンに限定する必要はなく、高温高真空処
理でニッケルから抜は易い元素であればＪこり、例えば
、ニッケルよりも融点が低くかつ蒸気圧が高いクロム、
マグネシウム、銅、または、亜鉛のいずれであってもよ
い＠尚、これら元素の添加量は多ければそれだけ多くの
欠陥（空隙）をつくることになり、マンガン捕集特セ１
が向上するが、その添加量は、０．２重量パーセント以
上が好適である。
以」：、炭素添加、熱間圧延による結晶粒の調整、粒成
長抑制元素の添加、及び、高温高真空中での脱マンガン
処理にＪ：るマンガン捕集特性の向上についてその実験
例を考察し説明したが、粒成長抑制元素の添加は、前記
熱間圧延材についても適用できることはもちろんである
。
長抑制元素の添加、及び、高温高真空中での脱マンガン
処理にＪ：るマンガン捕集特性の向上についてその実験
例を考察し説明したが、粒成長抑制元素の添加は、前記
熱間圧延材についても適用できることはもちろんである
。
以」−の説明から明らかな通り、この発明によればマン
ガン捕集特性の優れたニッケル材を′４りることができ
、従来のコールドトラップ法では捕集しえなかった液体
金属ナトリウム中の放射性マンガンを効率に＜捕集する
ことができ、したがって、高速増殖炉ブラン６１次冷却
材中放射性腐食生成物に基因した作業員の放射線被曝の
問題を解決することができる。
ガン捕集特性の優れたニッケル材を′４りることができ
、従来のコールドトラップ法では捕集しえなかった液体
金属ナトリウム中の放射性マンガンを効率に＜捕集する
ことができ、したがって、高速増殖炉ブラン６１次冷却
材中放射性腐食生成物に基因した作業員の放射線被曝の
問題を解決することができる。
第１図はナトリウムＨＡ 痕６００ ’Ｃにおけるナト
リウム腐食速喰とニッケル含有率の関係を示すグラフ、
及び第２図はニッケル材再結晶温度への添加元素の影響
を示すグラフである。 Ｚｒ・・・ジル：１ニウム Ｍｕ・・・マグネシウムＴ
ｉ・・・チタン ＡＩ・・・アルミニウム Ｍｎ・・・
マンガン 特許出願人 三菱原子カ■業株式会社 代理人弁理士 川 月 冶 男 Ｎ、ｊＪ＆４４？（’／、） 第２図 ｙｐＩｊ口中 （アトミック％）
リウム腐食速喰とニッケル含有率の関係を示すグラフ、
及び第２図はニッケル材再結晶温度への添加元素の影響
を示すグラフである。 Ｚｒ・・・ジル：１ニウム Ｍｕ・・・マグネシウムＴ
ｉ・・・チタン ＡＩ・・・アルミニウム Ｍｎ・・・
マンガン 特許出願人 三菱原子カ■業株式会社 代理人弁理士 川 月 冶 男 Ｎ、ｊＪ＆４４？（’／、） 第２図 ｙｐＩｊ口中 （アトミック％）
Claims (4)
- （１）炭素濃度を０．０１〜０．２０重量パーセントに
調整した純ニッケル、または、結晶粒度をＪＩＳ粒度番
号７以上となるように熱間圧延し粒度調整した高純度ニ
ッケル、もしくは、少なくともマンガン、クロム、マグ
ネシウム、銅、亜鉛のいずれかを０．２乗置パーセント
以」二含有するニッケル基合金の真空熱処１１ｊ材であ
る放射性マンガン捕集材料。 - （２）前記純ニッケルは、その粒子がＪＩＳ粒度番号７
以上となるように熱間圧延し、粒度調整された圧延材で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射
性マンガン捕集材料。 - （３）前記熱間圧延は、加熱条件が５３０〜６６０℃で
ある特許請求の範囲第１項または第２項記載の放射性マ
ンガン捕集材料。 - （４）前記熱間圧延した純ニッケルもしくは高純度ニッ
ケルは、ジルコニウム０．０１７１〜ミックパーセン１
−以上添加、マグネシウム０．０３５アトミックパーセ
ント以、に添加、チタン０．０１７１−ミックパーセン
Ｉ−以上添加、アルミニウム０．１５アトミツクパ一レ
ント以上添加、のいずれか１つの条ｆ１を満しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項記載
の放射性マンガン捕集材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58212226A JPS60102934A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 放射性マンガン捕集材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58212226A JPS60102934A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 放射性マンガン捕集材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60102934A true JPS60102934A (ja) | 1985-06-07 |
Family
ID=16619039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58212226A Pending JPS60102934A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 放射性マンガン捕集材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60102934A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07245223A (ja) * | 1993-11-02 | 1995-09-19 | Hughes Aircraft Co | 内部冷却された電気自動車充電用変成器 |
-
1983
- 1983-11-11 JP JP58212226A patent/JPS60102934A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07245223A (ja) * | 1993-11-02 | 1995-09-19 | Hughes Aircraft Co | 内部冷却された電気自動車充電用変成器 |
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