JPS63138290A - 核分裂型中性子検出器およびその製造方法 - Google Patents
核分裂型中性子検出器およびその製造方法Info
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- JPS63138290A JPS63138290A JP28450186A JP28450186A JPS63138290A JP S63138290 A JPS63138290 A JP S63138290A JP 28450186 A JP28450186 A JP 28450186A JP 28450186 A JP28450186 A JP 28450186A JP S63138290 A JPS63138290 A JP S63138290A
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- Measurement 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、発電用あるいは研究用原子炉等の中性子計
装装置に用いられる核分裂型中性子検出器およびその製
造方法に係わり、とくにその電極面上にウラン層を付着
形成する技術に関する。
装装置に用いられる核分裂型中性子検出器およびその製
造方法に係わり、とくにその電極面上にウラン層を付着
形成する技術に関する。
（従来の技術）
発電用あるいは研究用原子炉等の中性子計装装置に用い
られる核分裂型中性子検出器は、内部電極である陰極、
陽極の両方又は一方の表面に、蒸着、電着又はｉ塗り等
適当な塗布手段によりウラン層を形成している。電極表
面に形成されるウラン層は、中性子検出器に要求される
性能上、表面粗さが可能な限り微細且つ均一で、しかも
電極表面に対して強固な付着強度を有していることが望
ましい。しかし、実際には表面粗さと付着強度の両面を
満足させることは極めて困難である。
られる核分裂型中性子検出器は、内部電極である陰極、
陽極の両方又は一方の表面に、蒸着、電着又はｉ塗り等
適当な塗布手段によりウラン層を形成している。電極表
面に形成されるウラン層は、中性子検出器に要求される
性能上、表面粗さが可能な限り微細且つ均一で、しかも
電極表面に対して強固な付着強度を有していることが望
ましい。しかし、実際には表面粗さと付着強度の両面を
満足させることは極めて困難である。
ウラン層が形成される電極の材料として通常チタンが選
定される。それは、ウラン層形成の際、ウランとチタン
との馴染みが他の材料に比べてすぐれていることと、さ
らに、原子炉内で使用する際、ウラン層とチタンとの境
界面でウラン−チタン合金層が形成されるため、ウラン
層の付着強度が強化されるためである。
定される。それは、ウラン層形成の際、ウランとチタン
との馴染みが他の材料に比べてすぐれていることと、さ
らに、原子炉内で使用する際、ウラン層とチタンとの境
界面でウラン−チタン合金層が形成されるため、ウラン
層の付着強度が強化されるためである。
従来一般に知られる検出器は、第３図に示すような構成
である。同図において符号１１はステンレス鋼からなる
外囲器、１２．１３はその両端部に気密接合された端管
、１４は同軸ケーブル、１５は排気管、１６は外囲器内
に設けられたチタン製の陰極筒、１７．１８は絶縁支持
リング、１９は接続導体、２０はウラン層、２１は円柱
状の陽極をあられしている。
である。同図において符号１１はステンレス鋼からなる
外囲器、１２．１３はその両端部に気密接合された端管
、１４は同軸ケーブル、１５は排気管、１６は外囲器内
に設けられたチタン製の陰極筒、１７．１８は絶縁支持
リング、１９は接続導体、２０はウラン層、２１は円柱
状の陽極をあられしている。
電極表面にウラン１ｉ１２０を塗布するため、通常、第
４図に示すように電極１６の表面に機械的又は化学的に
凹凸１ｅａが形成される。この凹凸１６ａの程度は、塗
布するウラン量に応じて調整される。これは、塗布ウラ
ン層が酸化ウランの形で電極表面に塗布されるため、電
極表面との結合力が一般の電気メッキのように強固では
なく、物理的に付着強度を向上させるためである。
４図に示すように電極１６の表面に機械的又は化学的に
凹凸１ｅａが形成される。この凹凸１６ａの程度は、塗
布するウラン量に応じて調整される。これは、塗布ウラ
ン層が酸化ウランの形で電極表面に塗布されるため、電
極表面との結合力が一般の電気メッキのように強固では
なく、物理的に付着強度を向上させるためである。
ところでこのような凹凸面を介してウラン層を付着させ
る構成は、塗布するウラン量が多い場合に微細な表面粗
さのウラン層を得ることが困難となる。それは、塗布す
るウラン量が多くなればなるほど、大きな凹凸を形成し
なければならないからである。通常数μｍ以上の大きな
凹凸の形成は、機械的加工によりなされるが、機械的加
工はその精度と均一性に欠ける不都合がある。とくに、
中性子検出器の陰極と陽極の間隔（距離）は、通常０．
２１〜０．５１１と、かなり小さいのが酋通であり、そ
のため、表面の凹凸が大きくて均一性に欠けると、両電
橋間で、電界の不均一が生じ、電極表面の突起部分で放
電が生じやすくなる。この放電による検出器性能の不安
定性は大きな障害となる。
る構成は、塗布するウラン量が多い場合に微細な表面粗
さのウラン層を得ることが困難となる。それは、塗布す
るウラン量が多くなればなるほど、大きな凹凸を形成し
なければならないからである。通常数μｍ以上の大きな
凹凸の形成は、機械的加工によりなされるが、機械的加
工はその精度と均一性に欠ける不都合がある。とくに、
中性子検出器の陰極と陽極の間隔（距離）は、通常０．
２１〜０．５１１と、かなり小さいのが酋通であり、そ
のため、表面の凹凸が大きくて均一性に欠けると、両電
橋間で、電界の不均一が生じ、電極表面の突起部分で放
電が生じやすくなる。この放電による検出器性能の不安
定性は大きな障害となる。
ウラン層の付着強度を＾める他の方法として、チタン−
ウラン合金層形成法がある。これは、チタン製電極面に
ウラン層を付着させておくと、約７００℃以上の高温で
ウランとチタンとの合金化が顕著となる性質を利用する
ものである。チタン製の電極表面にウランを塗布した後
、適当な条件で高温加熱し、ウラン−チタン合金層を形
成させることにより、付着強度の向上を計るものである
。
ウラン合金層形成法がある。これは、チタン製電極面に
ウラン層を付着させておくと、約７００℃以上の高温で
ウランとチタンとの合金化が顕著となる性質を利用する
ものである。チタン製の電極表面にウランを塗布した後
、適当な条件で高温加熱し、ウラン−チタン合金層を形
成させることにより、付着強度の向上を計るものである
。
このようなウラン−チタン合金層形成法は、強度的には
安定なウラン層が得られる利点があるが、合金層の厚さ
を一定に保つことが困難な欠点がある。すなわち第５図
に示すように、高温下においてウランはチタンに対して
活性であるので、拡散によりチタンと合金化しながら、
電橋母材のチタン電橋１６中へ浸透して行く。この拡散
層２０ａの厚さ即ち合金層の厚さは、理論的には処理温
度と時間により決まるが、実際には、これを厳密に制御
することは困難である。従って合金層形成法では、合金
層の厚さが、高温処理される個々の電穫亀で異なるのが
通常である。合金層の厚さが一定に保てないと、検出器
の電気的性能に影響を及ぼす。
安定なウラン層が得られる利点があるが、合金層の厚さ
を一定に保つことが困難な欠点がある。すなわち第５図
に示すように、高温下においてウランはチタンに対して
活性であるので、拡散によりチタンと合金化しながら、
電橋母材のチタン電橋１６中へ浸透して行く。この拡散
層２０ａの厚さ即ち合金層の厚さは、理論的には処理温
度と時間により決まるが、実際には、これを厳密に制御
することは困難である。従って合金層形成法では、合金
層の厚さが、高温処理される個々の電穫亀で異なるのが
通常である。合金層の厚さが一定に保てないと、検出器
の電気的性能に影響を及ぼす。
ウラン２３５の核分裂片の金屑中での飛程は、約１０μ
ｍ程度であり、飛程中における核分裂片の電離能力は、
走行距離とともに急激に減少する。従って合金層の表面
近くから出てくる核分裂片と、表面下の深い所から出て
くる核分裂片とでは電離能力にかなりの差が生じる。飛
程より深い所のウランの核分裂片は、当然、表面にはで
米ない。つまり、合金層が厚くなればウランの核分裂片
の電離能力が実効的に減じるとともに、核分裂片毎の電
離量のばらつきが大きくなる。これを検出器の性能面か
らみると、パルス計測の観点からは、低エネルギー側の
パルスが増加し、波高分布特性が悪くなり、波高弁別の
設定精度も悪くなる。同時に、原子炉出力に対する検出
器のパルス感度も低下する。又、電流計測の観点からは
、電離能力の減じる分だけ、合金層を形成しない検出器
よりも電離電流すなわち検出器の出力信号が少なくなる
。つまり、合金層形成法は、パルス計測においては検出
器の感度が低下すると共に、波高分布特性が劣化し、電
流計測においては感度が低下する。この合金層形成によ
る感度の低下を避けるには、塗布ウラン量を増加する必
要があるが、その分だけ強度の低下を引き起す。
ｍ程度であり、飛程中における核分裂片の電離能力は、
走行距離とともに急激に減少する。従って合金層の表面
近くから出てくる核分裂片と、表面下の深い所から出て
くる核分裂片とでは電離能力にかなりの差が生じる。飛
程より深い所のウランの核分裂片は、当然、表面にはで
米ない。つまり、合金層が厚くなればウランの核分裂片
の電離能力が実効的に減じるとともに、核分裂片毎の電
離量のばらつきが大きくなる。これを検出器の性能面か
らみると、パルス計測の観点からは、低エネルギー側の
パルスが増加し、波高分布特性が悪くなり、波高弁別の
設定精度も悪くなる。同時に、原子炉出力に対する検出
器のパルス感度も低下する。又、電流計測の観点からは
、電離能力の減じる分だけ、合金層を形成しない検出器
よりも電離電流すなわち検出器の出力信号が少なくなる
。つまり、合金層形成法は、パルス計測においては検出
器の感度が低下すると共に、波高分布特性が劣化し、電
流計測においては感度が低下する。この合金層形成によ
る感度の低下を避けるには、塗布ウラン量を増加する必
要があるが、その分だけ強度の低下を引き起す。
（発明が解決しようとする問題点）
このように、従来の検出器およびその製造方法には、ウ
ラン層の付着強度、特性の面でなお改善の余地がある。
ラン層の付着強度、特性の面でなお改善の余地がある。
この発明は、電極面のウラン層の付着強度を一層高め、
且つ特性の一層安定な核分裂型中性子検出器、およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
且つ特性の一層安定な核分裂型中性子検出器、およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
この発明は、陰極、陽極の少なくとも一方の電極の母材
が、例えばステンレス鋼ような鉄−ニッケル系合金で形
成され、その面上にチタン層が付着され、このチタン層
の上にウラン層が付着されてなる核分裂型中性子検出器
である。また、チタン層およびウラン層は、少なくとも
一部が合金化されていてもよく、あるいは、電極の母材
が検出器の外囲器を兼ねていてもよい。さらにまた、製
造方法の特徴は、鉄−ニッケル系合金のＮ極表面にチタ
ン層を付着し、その後、このチタン層の上にウラン層を
塗布すること、そして好ましくはチタン層の上にウラン
層を塗布した後、電極を高温処理して両者の境界部分に
チタン−ウラン合金層を形成する点にある。
が、例えばステンレス鋼ような鉄−ニッケル系合金で形
成され、その面上にチタン層が付着され、このチタン層
の上にウラン層が付着されてなる核分裂型中性子検出器
である。また、チタン層およびウラン層は、少なくとも
一部が合金化されていてもよく、あるいは、電極の母材
が検出器の外囲器を兼ねていてもよい。さらにまた、製
造方法の特徴は、鉄−ニッケル系合金のＮ極表面にチタ
ン層を付着し、その後、このチタン層の上にウラン層を
塗布すること、そして好ましくはチタン層の上にウラン
層を塗布した後、電極を高温処理して両者の境界部分に
チタン−ウラン合金層を形成する点にある。
（作用）
この発明によれば、鉄−ニッケル系の電極母材上に形成
したチタン層上に、ウラン層を付着することにより、中
性子検出器構造を簡素化することができる。すなわち、
電極そのものを検出器の外囲器として兼用することがで
きる。通常、検出器の外囲器は鉄−ニッケル系の材料、
たとえばステンレス鋼やインコネルのような耐蝕性のす
ぐれた金属材料が適しているので、この発明によれば、
電極母材そのものを外囲器としてそのまま使用すること
ができる。したがって部品点数を削減することができる
。
したチタン層上に、ウラン層を付着することにより、中
性子検出器構造を簡素化することができる。すなわち、
電極そのものを検出器の外囲器として兼用することがで
きる。通常、検出器の外囲器は鉄−ニッケル系の材料、
たとえばステンレス鋼やインコネルのような耐蝕性のす
ぐれた金属材料が適しているので、この発明によれば、
電極母材そのものを外囲器としてそのまま使用すること
ができる。したがって部品点数を削減することができる
。
また、チタン層を付着した上にウラン層を付着してそれ
らを高温処理すれば、チタン層の中でのみチタン−ウラ
ン合金層を形成することができ、合金層の厚みが両層の
厚さの範囲にとどまりほとんど変化することがない。こ
れはウランの拡散がチタン層内でのみ起り、電極母材の
鉄−ニッケル材には浸透しないためである。従って、チ
タン層の厚さを所定厚さに管理することにより、実質的
に合金層の厚さを規制することができる。こうして、一
定の厚さのチタン−ウラン合金層を維持することができ
る。したがってウラン層の付着強度が高く、波高分布特
性や中性子感度等、安定した電気的性能を有した中性子
検出器を得ることができる。
らを高温処理すれば、チタン層の中でのみチタン−ウラ
ン合金層を形成することができ、合金層の厚みが両層の
厚さの範囲にとどまりほとんど変化することがない。こ
れはウランの拡散がチタン層内でのみ起り、電極母材の
鉄−ニッケル材には浸透しないためである。従って、チ
タン層の厚さを所定厚さに管理することにより、実質的
に合金層の厚さを規制することができる。こうして、一
定の厚さのチタン−ウラン合金層を維持することができ
る。したがってウラン層の付着強度が高く、波高分布特
性や中性子感度等、安定した電気的性能を有した中性子
検出器を得ることができる。
なおとくに、ウラン層を比較的厚く構成する必要がある
場合は、前述のように高温加熱処理をすることが望まし
い。
場合は、前述のように高温加熱処理をすることが望まし
い。
（実施例）
以下図面を参照してその実施例を説明する。なお同一部
分は同一符号であられす。
分は同一符号であられす。
第１図および第２図に示すように、検出器の外囲器を兼
ねる陰極母材１１は、ステンレス鋼製のバイブでできて
いる。その内面に、まず、第２図にし示すように蒸着法
、スパッタリング法、ＣＶＤ法あるいは電気メツキ法等
によりチタン（Ｔｉ ）層２２を例えば２〜５μｍの範
囲の厚さに付着形成する。次にこのチタン層２２の上に
、同様の蒸着法、′Ｒ着法、あるいは筆塗り等適当な塗
布方法により、ウラン（Ｕ）層２３を、チタン層の数分
の１の厚さ、例えば０．５〜２μｍの範囲の厚さに付着
形成する。
ねる陰極母材１１は、ステンレス鋼製のバイブでできて
いる。その内面に、まず、第２図にし示すように蒸着法
、スパッタリング法、ＣＶＤ法あるいは電気メツキ法等
によりチタン（Ｔｉ ）層２２を例えば２〜５μｍの範
囲の厚さに付着形成する。次にこのチタン層２２の上に
、同様の蒸着法、′Ｒ着法、あるいは筆塗り等適当な塗
布方法により、ウラン（Ｕ）層２３を、チタン層の数分
の１の厚さ、例えば０．５〜２μｍの範囲の厚さに付着
形成する。
このようにチタン層とその上にウラン層を順次塗布し、
そのまま実装することができる。
そのまま実装することができる。
なおまた、上述の工程と同様にウラン層を塗布した後、
この電極を約１０００℃で高温加熱処理し、第２図に示
すように電極表面に形成されたチタン層内でウラン−チ
タン（Ｕ−Ｔｉ ）合金層２４を形成してもよい。それ
により、一層付着強度が増し、信頼性の高い検出器が得
られる。
この電極を約１０００℃で高温加熱処理し、第２図に示
すように電極表面に形成されたチタン層内でウラン−チ
タン（Ｕ−Ｔｉ ）合金層２４を形成してもよい。それ
により、一層付着強度が増し、信頼性の高い検出器が得
られる。
なおこの実施例では、陰極側にこの発明を適用した場合
を示しているが、それに限らず陽極の外面に適用しても
よく、または両電極に適用してもよい。
を示しているが、それに限らず陽極の外面に適用しても
よく、または両電極に適用してもよい。
［発明の効果］
以上説明したようにこの発明によれば、電極母材に対し
高い付着強度を有するウラン層を形成でき、またこのウ
ラン層の厚さの変化を抑制できて安定な電気的性能を有
する検出器を提供することができる。しかも電極を外囲
器として兼用できるので、簡素な構造の検出器とするこ
とができる。
高い付着強度を有するウラン層を形成でき、またこのウ
ラン層の厚さの変化を抑制できて安定な電気的性能を有
する検出器を提供することができる。しかも電極を外囲
器として兼用できるので、簡素な構造の検出器とするこ
とができる。
第１図はこの発明の実施例をその一部を拡大して示す縦
断面図、第２図はその製造過程での状態を示す要部拡大
断面図、第３図は従来の構成を示す縦断面図、第４図お
よび第５図は各々従来の要部拡大断面図である。 １１・・・外囲器を兼ねる陰極、２１・・・陽極、２２
川チタン層、２３・・・ウラン層、２４・・・ウラン−
チタン合金層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図
断面図、第２図はその製造過程での状態を示す要部拡大
断面図、第３図は従来の構成を示す縦断面図、第４図お
よび第５図は各々従来の要部拡大断面図である。 １１・・・外囲器を兼ねる陰極、２１・・・陽極、２２
川チタン層、２３・・・ウラン層、２４・・・ウラン−
チタン合金層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図
Claims (5)
- （１）電極面にウラン層が形成されてなる核分裂型中性
子検出器において、 上記電極の母材は鉄−ニッケル系合金で形成され、その
面上にチタン層が付着され、このチタン層の上にウラン
層が付着されてなることを特徴とする核分裂型中性子検
出器。 - （２）チタン層およびウラン層は、少なくとも一部が合
金化されてなる特許請求の範囲第１項記載の核分裂型中
性子検出器。 - （３）電極の母材は、検出器の外囲器を兼ねている特許
請求の範囲第１項記載の核分裂型中性子検出器。 - （４）電極面にウラン層を形成する核分裂型中性子検出
器の製造方法において、 上記電極母材を鉄−ニッケル系合金で構成し、この電極
表面にチタン層を付着し、 その後、このチタン層の上にウラン層を塗布することを
特徴とする核分裂型中性子検出器の製造方法。 - （５）チタン層の上にウラン層を塗布した後、電極を高
温処理してチタン−ウラン合金層を形成する特許請求の
範囲第４項記載の核分裂型中性子検出器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28450186A JPS63138290A (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 核分裂型中性子検出器およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28450186A JPS63138290A (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 核分裂型中性子検出器およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63138290A true JPS63138290A (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=17679328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28450186A Pending JPS63138290A (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 核分裂型中性子検出器およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63138290A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007203828A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Honda Motor Co Ltd | 車両用尾灯装置 |
| JP2008064608A (ja) * | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Toshiba Corp | 中性子検出器の製造方法、及びこの製造方法により製造された中性子検出器 |
-
1986
- 1986-11-29 JP JP28450186A patent/JPS63138290A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007203828A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Honda Motor Co Ltd | 車両用尾灯装置 |
| JP2008064608A (ja) * | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Toshiba Corp | 中性子検出器の製造方法、及びこの製造方法により製造された中性子検出器 |
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