JPS62136537A - クリスタルバ−ジルコニウム製造用蒸着容器 - Google Patents
クリスタルバ−ジルコニウム製造用蒸着容器Info
- Publication number
- JPS62136537A JPS62136537A JP27496885A JP27496885A JPS62136537A JP S62136537 A JPS62136537 A JP S62136537A JP 27496885 A JP27496885 A JP 27496885A JP 27496885 A JP27496885 A JP 27496885A JP S62136537 A JPS62136537 A JP S62136537A
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- JP
- Japan
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- zirconium
- vapor deposition
- crystal bar
- producing crystal
- vapor
- Prior art date
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- Pending
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- Manufacture And Refinement Of Metals (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、ハロゲン化物分解法、特Ｉこヨウ化物分解法
によるクリスタルバージルコニウムの製造に用いられる
装置の改良に関する。
によるクリスタルバージルコニウムの製造に用いられる
装置の改良に関する。
現在、沸騰水型原子炉の燃料被覆管には、ジルカロイ−
２が使用されているが、改良型の沸騰水型原子炉（Ａ−
ＢＷＲ）への転換に対応して、高性能の燃料被覆管の開
発が行われている。Ａ−ＢＷＲにおける燃料は、燃焼度
が上昇し、更に高い経済性を得るために負荷追従運転が
行われている。その際、最も問題となると考えられるこ
とが、ペレット・クラフト・相互作用である。つまり、
高燃焼度及び燃焼度の急激な変化ζこより、核燃料（ペ
レット）に°脹れ°或いは°反り”等の変形が生じ、燃
料被覆管（クラッド）と接触して負荷を与えることによ
り燃料被覆管の破壊を促進する可能性が考えられる。
２が使用されているが、改良型の沸騰水型原子炉（Ａ−
ＢＷＲ）への転換に対応して、高性能の燃料被覆管の開
発が行われている。Ａ−ＢＷＲにおける燃料は、燃焼度
が上昇し、更に高い経済性を得るために負荷追従運転が
行われている。その際、最も問題となると考えられるこ
とが、ペレット・クラフト・相互作用である。つまり、
高燃焼度及び燃焼度の急激な変化ζこより、核燃料（ペ
レット）に°脹れ°或いは°反り”等の変形が生じ、燃
料被覆管（クラッド）と接触して負荷を与えることによ
り燃料被覆管の破壊を促進する可能性が考えられる。
上述した対策の一つに、燃料被覆管としてジルコニウム
ライナー管が開発されている。これは、ジルカロイ−２
製管の内面にジルカロイ−２より硬度の小さい純ジルコ
ニウムをライニングし、ペレットによる負荷をクツシ・
ン効果により吸収ジルコニウムの純度が高い程、その効
果は犬であり、現在、市販されている原子炉級スポンジ
ジルコニウムでは酸素等の不純物が多く、その効果が低
い。これに対し、スポンジジルコニウムを更に精製した
高純度ジルコニウム（クリスタルバージルコニウム）に
よりライナ一層を形成した場合には、最もクツシーン効
果が大きく、被覆管を健全に保つことが可能であること
が既に明らかにされている。従って、今後、高性能燃料
被覆管としてクリスタルバージルコニウムをライニング
したジルコニウムライナー管が使用されると考えられ、
その需要も相当大きいと予想される。
ライナー管が開発されている。これは、ジルカロイ−２
製管の内面にジルカロイ−２より硬度の小さい純ジルコ
ニウムをライニングし、ペレットによる負荷をクツシ・
ン効果により吸収ジルコニウムの純度が高い程、その効
果は犬であり、現在、市販されている原子炉級スポンジ
ジルコニウムでは酸素等の不純物が多く、その効果が低
い。これに対し、スポンジジルコニウムを更に精製した
高純度ジルコニウム（クリスタルバージルコニウム）に
よりライナ一層を形成した場合には、最もクツシーン効
果が大きく、被覆管を健全に保つことが可能であること
が既に明らかにされている。従って、今後、高性能燃料
被覆管としてクリスタルバージルコニウムをライニング
したジルコニウムライナー管が使用されると考えられ、
その需要も相当大きいと予想される。
クリスタルバージルコニウムは、スポンジジルコニウム
等を原料として、通常ハロゲン化物分解法、特にヨウ化
物分解法と称される精製方法により製造される。ヨウ化
物分解法は、化学輸送法の一種であり、ジルコニウム（
Ｚｒ）を始めチタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）等の
活性金属の精製に使用される方法である。精製は、次式
（１１、（２１の反応を利用して行われる。
等を原料として、通常ハロゲン化物分解法、特にヨウ化
物分解法と称される精製方法により製造される。ヨウ化
物分解法は、化学輸送法の一種であり、ジルコニウム（
Ｚｒ）を始めチタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）等の
活性金属の精製に使用される方法である。精製は、次式
（１１、（２１の反応を利用して行われる。
Ｚｒ＋２Ｉ、−＋Ｚｒ１． （２５０℃） −（
１）Ｚ ｒ Ｉ＝ Ｚ ｒ ＋ ２ Ｉ２ （１４０
０℃） ・（２）即ち、Ｚｒ（融点１８５７℃）は
ヨウ素Ｘｔ （融点１１４℃、沸点１８５℃）と２５０
℃付近の温度で激しく反応し、Ｚｒ１．（昇華性固体）
を生成する（１）式。
１）Ｚ ｒ Ｉ＝ Ｚ ｒ ＋ ２ Ｉ２ （１４０
０℃） ・（２）即ち、Ｚｒ（融点１８５７℃）は
ヨウ素Ｘｔ （融点１１４℃、沸点１８５℃）と２５０
℃付近の温度で激しく反応し、Ｚｒ１．（昇華性固体）
を生成する（１）式。
更に、ＺｒＬは１４００℃付近の高温で前記（２）式に
示すようにジルコニウムとヨウ素に分解する性質を有す
る。具体的には、従来、第２図に示す装置によりクリス
タルバージルコニウムを製造している。図中の１は、原
料であるスポンジジルコニウムとヨウ素とを収容する蒸
着容器である。この容器１は外部からの加熱により２５
０℃に保持される。
示すようにジルコニウムとヨウ素に分解する性質を有す
る。具体的には、従来、第２図に示す装置によりクリス
タルバージルコニウムを製造している。図中の１は、原
料であるスポンジジルコニウムとヨウ素とを収容する蒸
着容器である。この容器１は外部からの加熱により２５
０℃に保持される。
前記容器１内には、例えばＵ字状をなすフィラメント２
が吊架されている。このフィラメント２の両端部は、給
電治具３ａ、３ｂにより保持されており、かつ各給電治
具３ａ、３ｂはリード線４ａ、４ｂを介して電源５に接
続されている。このような装置によりクリスタルバージ
ルコニウムを製造するには、まず、蒸着容器１内にスポ
ンジジルコニウム（場合によっては他のジルコニウム又
はジルコニウム合金も使用可能）６とヨウ素７を収容し
、電源５から給電治具３ａ、３ｂを通してフィラメント
２に通電加熱して１４００℃程度に保持する。つづいて
、蒸着容器１全体を外部より加熱して２５０℃に保持す
る。原料であるスポンジジルコニウム６とヨウ素７は、
２５０℃の低温で反応してＺｒＩ。
が吊架されている。このフィラメント２の両端部は、給
電治具３ａ、３ｂにより保持されており、かつ各給電治
具３ａ、３ｂはリード線４ａ、４ｂを介して電源５に接
続されている。このような装置によりクリスタルバージ
ルコニウムを製造するには、まず、蒸着容器１内にスポ
ンジジルコニウム（場合によっては他のジルコニウム又
はジルコニウム合金も使用可能）６とヨウ素７を収容し
、電源５から給電治具３ａ、３ｂを通してフィラメント
２に通電加熱して１４００℃程度に保持する。つづいて
、蒸着容器１全体を外部より加熱して２５０℃に保持す
る。原料であるスポンジジルコニウム６とヨウ素７は、
２５０℃の低温で反応してＺｒＩ。
８を生成する。生成したＺ ｒ Ｉ ａは昇華して高温
のフィラメント２上で分解し、分解生成物のうちＺｒは
フィラメント２に付着し、ヨウ素（Ｉりは再び原料のス
ポンジジルコニウム６と反応する。つまりヨウ素はキャ
リアとしてジルコニウムをフィラメント２上に運ぶ働き
をする。このようにして、ヨウ素と反応するジルコニウ
ムのみがフィラメント２上に運ばれ、精製が行われる。
のフィラメント２上で分解し、分解生成物のうちＺｒは
フィラメント２に付着し、ヨウ素（Ｉりは再び原料のス
ポンジジルコニウム６と反応する。つまりヨウ素はキャ
リアとしてジルコニウムをフィラメント２上に運ぶ働き
をする。このようにして、ヨウ素と反応するジルコニウ
ムのみがフィラメント２上に運ばれ、精製が行われる。
このプロセスを繰返すことによって、純ジルコニウムが
フィラメント２上に成長する。フィラメント２上に成長
した純ジルコニウムは光沢があり、棒状をなすため一般
にクリスタルバージルコニウムと称されている。
フィラメント２上に成長する。フィラメント２上に成長
した純ジルコニウムは光沢があり、棒状をなすため一般
にクリスタルバージルコニウムと称されている。
ところで、蒸着容器はヨウ素に対して耐食性の良好なハ
ステロイ−Ｂやインコネルなどのニッケル基合金ででき
ている。しかしながら、これらの材料は非常に高価であ
り、しかもモリブデン・タングステン、白金に比べると
耐食性は劣っている。
ステロイ−Ｂやインコネルなどのニッケル基合金ででき
ている。しかしながら、これらの材料は非常に高価であ
り、しかもモリブデン・タングステン、白金に比べると
耐食性は劣っている。
したがって、クリスタルバーＺｒ製造中にニッケルある
いは合金元素であるクロム、鉄、モリブデン。
いは合金元素であるクロム、鉄、モリブデン。
などが蒸着容器内に溶は出し、クリスタルバージルコニ
ウムの汚染の原因となっている。以上の理由より、現状
よりさらに純度の良いクリスタルバージルコニウムを、
低コストで製造するには蒸着容器の改良が必要である。
ウムの汚染の原因となっている。以上の理由より、現状
よりさらに純度の良いクリスタルバージルコニウムを、
低コストで製造するには蒸着容器の改良が必要である。
本発明は、ハロゲン化物分解法特にヨウ化物分解法によ
るクリスタルバージルコニウムのＨ造に際し、ハロゲン
蒸気に対して耐食性の優れたクリスタルバージルコニウ
ム製造用蒸着容器を提供することを目的とするものであ
る。
るクリスタルバージルコニウムのＨ造に際し、ハロゲン
蒸気に対して耐食性の優れたクリスタルバージルコニウ
ム製造用蒸着容器を提供することを目的とするものであ
る。
本発明は、ハロゲン化物分解法でクリスタルバージルコ
ニウムｂ造する装置において、ハロゲン蒸気と接゛触す
る蒸着容器の内面に、ハロゲンに対して耐食性の優れた
材料を被覆することを特徴運用蒸着容器について、ヨウ
化物分解法を例にして図面を参照して詳細に説明する。
ニウムｂ造する装置において、ハロゲン蒸気と接゛触す
る蒸着容器の内面に、ハロゲンに対して耐食性の優れた
材料を被覆することを特徴運用蒸着容器について、ヨウ
化物分解法を例にして図面を参照して詳細に説明する。
な右、前述した第２図と同様な部材は同符号を付して説
明を省略する。
明を省略する。
第１図は、本発明のクリスタルバーＺｒ製造用蒸着容器
の形態を示す概略断面図である。図中の９は蒸着容器内
面に形成した被覆層である。被覆層を形成する材料は、
ヨウ素蒸気に対して耐食性の良好なモリブデン、タング
ステン、白金などの純金属のほか耐ヨウ素腐食性が良好
な合金であればいずれでもよい。被覆層を形成する方法
は、溶融めっき、真空蒸着、スパッタリング、化学蒸着
。
の形態を示す概略断面図である。図中の９は蒸着容器内
面に形成した被覆層である。被覆層を形成する材料は、
ヨウ素蒸気に対して耐食性の良好なモリブデン、タング
ステン、白金などの純金属のほか耐ヨウ素腐食性が良好
な合金であればいずれでもよい。被覆層を形成する方法
は、溶融めっき、真空蒸着、スパッタリング、化学蒸着
。
電気めっき、化学めっきなど被覆層を形成できれば、い
ずれの方法でもよい。被覆層の厚さは、クリスタルバー
Ｚｒ製造装置の耐用年数の間、本体の材料が露出しない
程度であればよく、被覆層を形成する材料の耐食性との
関連で決定されるべきである。
ずれの方法でもよい。被覆層の厚さは、クリスタルバー
Ｚｒ製造装置の耐用年数の間、本体の材料が露出しない
程度であればよく、被覆層を形成する材料の耐食性との
関連で決定されるべきである。
このような被覆層を形成できれば、蒸着容器本体はヨウ
素蒸気と直接接触しないため、外部加熱温度（約２５０
℃）において十分な強度が得られれば、いずれの材料で
もよい。したがって、これまでのように高価なハステロ
イあるいはインコネルなどの合金を使用する必要はなく
、クリスタルバーＺｒ製造装置の低価格化が期待できる
。また、そればかりではなく被覆層を形成する材料は、
ハステロイあるいはインコネルよりヨウ素蒸気に対する
耐食性が良好なため、蒸着容器からの汚染も少なく、よ
り高純度のクリスタルバーＺｒを製造できる。
素蒸気と直接接触しないため、外部加熱温度（約２５０
℃）において十分な強度が得られれば、いずれの材料で
もよい。したがって、これまでのように高価なハステロ
イあるいはインコネルなどの合金を使用する必要はなく
、クリスタルバーＺｒ製造装置の低価格化が期待できる
。また、そればかりではなく被覆層を形成する材料は、
ハステロイあるいはインコネルよりヨウ素蒸気に対する
耐食性が良好なため、蒸着容器からの汚染も少なく、よ
り高純度のクリスタルバーＺｒを製造できる。
Ｓ［ＪＳ３０４製の蒸着容器の内面に、第１図に示すよ
うに、ＭＯからなる被覆層をプラズマ溶射法で形成した
被覆層は内面にほぼ均一に形成され、その厚さは約１へ
２１である。この蒸着容器内に１．５〜のスポンジＺｒ
と５０９のヨウ素を装入し、蒸着容器全体を外部から加
熱し２５０℃に保持した。その後、フィラメントに通電
し１４００℃に加熱して、クリスタルバーＺｒをフィラ
メント上に析出させた。このようにして２０時間析出を
継続したところ、平均直径２．６ｃＩｒＬのクリスタル
バーＺｒを得ることができた。
うに、ＭＯからなる被覆層をプラズマ溶射法で形成した
被覆層は内面にほぼ均一に形成され、その厚さは約１へ
２１である。この蒸着容器内に１．５〜のスポンジＺｒ
と５０９のヨウ素を装入し、蒸着容器全体を外部から加
熱し２５０℃に保持した。その後、フィラメントに通電
し１４００℃に加熱して、クリスタルバーＺｒをフィラ
メント上に析出させた。このようにして２０時間析出を
継続したところ、平均直径２．６ｃＩｒＬのクリスタル
バーＺｒを得ることができた。
製造されたクリスタルバーＺｒの分析結果を第１表に示
す。第１表には、原料として使用したスポンジＺｒの分
析結果および、従来のハステロイ裂蒸着容器により作製
したクリスタルバーＺｒの分析結果を示している。本発
明により作製したクリスタルバーＺｒは、従来の蒸着容
器により作製したクリスタルバーＺｒに比べ、鉄、クロ
ム、ニッケルなどの金属元素の鰻度が低く、本発明によ
り従来よりさらに高純度のクリスタルバーＺｒを作製す
ることが可能である。
す。第１表には、原料として使用したスポンジＺｒの分
析結果および、従来のハステロイ裂蒸着容器により作製
したクリスタルバーＺｒの分析結果を示している。本発
明により作製したクリスタルバーＺｒは、従来の蒸着容
器により作製したクリスタルバーＺｒに比べ、鉄、クロ
ム、ニッケルなどの金属元素の鰻度が低く、本発明によ
り従来よりさらに高純度のクリスタルバーＺｒを作製す
ることが可能である。
以上詳述したごとく、本発明はハロゲン化物分解法、特
にヨウ化物分解法によるクリスタルバーＺｒの製造に際
し、ハロゲン蒸気に対して耐食性の優れたクリスタルバ
ージルコニウム製造用蒸着容器を提供するものである。
にヨウ化物分解法によるクリスタルバーＺｒの製造に際
し、ハロゲン蒸気に対して耐食性の優れたクリスタルバ
ージルコニウム製造用蒸着容器を提供するものである。
第１図は、本発明の被覆層を内面に被覆したクリスタル
バージルコニウム製造用蒸着容器の断面図、第２図は、
従来のクリスタルバージルコニウム製造用蒸着容器の断
面図。 １・・・蒸着容器、２・・・フィラメント、３ａ、３ｂ
・・・給電治具、４ａ、４ｂ・・・リード線、５・・・
電源、６・・・スポンジジルコニウム、７・・・ヨウ素
、８・・・ＺｒＬ、９・・・被覆層。
バージルコニウム製造用蒸着容器の断面図、第２図は、
従来のクリスタルバージルコニウム製造用蒸着容器の断
面図。 １・・・蒸着容器、２・・・フィラメント、３ａ、３ｂ
・・・給電治具、４ａ、４ｂ・・・リード線、５・・・
電源、６・・・スポンジジルコニウム、７・・・ヨウ素
、８・・・ＺｒＬ、９・・・被覆層。
Claims (3)
- （１）ハロゲン化物分解法でクリスタルバージルコニウ
ムを製造する装置において、ハロゲン蒸気中で耐食性を
有する材料を内面に被覆することを特徴とするクリスタ
ルバージルコニウム製造用蒸着容器。 - （２）ハロゲン蒸気に接触する内面に、ハロゲンに対し
て耐食性を有する金属あるいは合金を被覆することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のクリスタルバージ
ルコニウム製造用蒸着容器。 - （３）ハロゲンに対して耐食性を有する材料が、モリブ
デン、タングステン及び白金のいずれかの金属であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のクリスタル
バージルコニウム製造用蒸着容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27496885A JPS62136537A (ja) | 1985-12-09 | 1985-12-09 | クリスタルバ−ジルコニウム製造用蒸着容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27496885A JPS62136537A (ja) | 1985-12-09 | 1985-12-09 | クリスタルバ−ジルコニウム製造用蒸着容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62136537A true JPS62136537A (ja) | 1987-06-19 |
Family
ID=17549075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27496885A Pending JPS62136537A (ja) | 1985-12-09 | 1985-12-09 | クリスタルバ−ジルコニウム製造用蒸着容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62136537A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01177325A (ja) * | 1988-01-07 | 1989-07-13 | Toshiba Corp | 高純度ジルコニウムの製造方法 |
-
1985
- 1985-12-09 JP JP27496885A patent/JPS62136537A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01177325A (ja) * | 1988-01-07 | 1989-07-13 | Toshiba Corp | 高純度ジルコニウムの製造方法 |
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