JPS63243679A - ウラン溶解用るつぼ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はウラン溶解用るつぼに係り、特にウランの同位
体分離装置のウラン蒸発手段として用いるのに好適なウ
ラン溶解用るつぼに関する。

（従来の技術） ウランの同位体を分離するための設備においては、その
一部にウランを加熱溶解して蒸発ウランを発生させるた
めに、ウラン溶解用のるつぼが用いられる。溶融ウラン
は周知のごとく他の物質との反応性が高く、そのためウ
ラン溶解用のるつぼの材料としては金属は勿論、通常使
用されるグラファイトあるいはアルミナも使用できず、
限定された材料たとえば酸化イツトリウム、あるいは酸
化学トリウム等を少なくとも溶融ウランとの接触面に使
用する必要があった。

このような用途に適するウラン溶解用のるつぼとしては
、酸化イツトリウムの焼結体によって作製されたもの、
あるいはグラファイトまたはＮｂ。

Ｔａ、　Ｍｏのような高融点金属を基材とし、これらの
内面にたとえば酸化イツトリウム等のコーティング層を
設けたものが知られている。

またこのコーティング層と基材との各材質の熱膨張係数
の差に基づく剥離を防止するために、上記した酸化イツ
トリウム層と基材との間に、たとえば酸化ジルコニウム
のコーティング層を設けたものが提案されている。

この種のウラン溶解用るつぼの一例は、第７図に示すよ
うに、Ｎｂの厚板からプレス加工、あるいは溶接によっ
て作製したるつぼの基材１の内面に、たとえば溶射法に
よって酸化イツトリウムのコーティング層２を施したも
のがある。

ところで近年ウランの同位体分離装置においては、同時
に大量のウランを溶解して蒸発させることがしばしば要
求され、この要求を満たすためるつぼの寸法はますます
長大化する傾向にあり（たとえば長手方向１ｍ以上）、
このようなるつぼの製造を容易とするため、場合によっ
ては第８図に示すように、長方形のるつぼを長手方向に
たとえば４分割し、端部３と中間部４等の分割片間に生
ずる各分割面をそれぞれ当接させて一体とし、るつぼを
形成することも行われている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したるつぼに収容されたウランは、適宜の加熱手段
を用いて２０００℃以上に加熱され、溶解してウラン蒸
気を発生する。一定時間後に加熱を中止し、るつぼが冷
却した後に消耗したウランを補給し、再度加熱して利用
される。このような操作が行なわれるたびに、るつぼは
膨張・収縮を繰返す。

ところがたとえば第７図に示したるつぼの寸法を長大化
したものにおいては、るつぼが高温になったとき、基材
１の製造時に生じた歪みが開放されるため、たとえるつ
ぼのねじれ等の変形が生ずる。また加熱あるいは冷却時
に、るつぼ全体にわたって均一に温度の上昇・下降が行
なわれないため、この温度差に基づく歪みおよび変形が
発生する。これらの歪みは、るつぼが長大であるほどま
すます大きなものとなり、これによってコーティング層
２の基材１からの剥離が発生しやすくなする。一旦コー
ティング層２が剥離すると、その部分的に補修は不可能
であるため、るつぼの使用を継続することはできなくな
る。

また第８図に示したるつぼにおいては、上記した例にみ
られる問題点は軽減されるとしても、端部３および中間
部４等の分割片相互間の結合は、隣接部分が単に当接さ
れているだけであるため、たとえば機械的振動等の外力
によって当接部に隙間が生じたりすると、この部分から
溶融したウランが漏出する可能性があった。

本発明の目的は、るつぼの損壊ならびに溶融ウランのる
つぼからの漏れを防止することができるウラン溶解るつ
ぼを提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の第１の発明においては、複数の分割片を互いに
当接させて、所定のるつぼ形状に形成されるウラン溶解
用るつぼの上記した分割片の各当接面を、これらの当接
面に介在され、且つ溶融ウランに対して耐食性のセラミ
ックス焼結体により接合した。

また本発明の第２の発明においては、複数の分割片を互
いに当接させて、所定のるつぼ形状に形成されるウラン
溶解用るつぼの、上記した分割片の各当接面に押圧力を
及ぼすようにしてるつぼの外面に挟着された緊締部材を
設けた。

（作用） 分割片相互間の当接面をセラミックス焼結体により接合
したものでは、各分割片は強固に接合されその間に隙間
を生ずることがないので、ここから溶融ウランが漏出す
るおそれがははない。

また緊締部材を用いて分割片の各当接面に押圧力を与え
たものでは、同様に各分割片の間に隙間を生ずることが
ないので、ここから溶融ウランが漏出するおそれはない
。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照して説
明する。

第１図において、長方形のるつぼ５は、その長手方向を
ほぼ等分に４分割した両端をなす２個の端部３と、２個
の中間部４からなる各分割片を組合わせて構成されてい
る。端部３と中間部４は、（Ｙ２Ｏ２）をたとえばプラ
ズマ溶射によって施したコーティング層２が設けられて
いる。

端部３と中間部４間、あるいは中間部４相互間の境界は
、第１図のＡ部を拡大して表わす第２図に示すように、
基材１の三角状の凸部と凹部を相対させ、その間には焼
結Ｍ６が設けられて基材１間を接合している。焼結層６
は、Ｙ、　０．の粉末を、たとえば水をバインダーとし
て基材１の接合すべき面に刷毛塗りし、両法材１を衝合
した後、１３００’Ｃ（１０００℃以上であればよい）
にて３時間（１時間以上であればよい）加熱することに
よって形成している。刷毛塗り直後においては塗布層は
軟らかいため、基材１間に隙間を生ずることはなく、そ
のまま焼結される。

次にこれの作用について述べる。

るつぼ５はウラン（図示省略）を収容したうえ、適宜の
加熱手段を用いて２０００℃以上に加熱されウランを溶
融するが、るつぼ５の端部３中間部４等の分割片相互間
の境界は、焼結層６によって接合されているので（引張
り強さ２〜４ｋｇ／ｍｓ”）、分割片が分離して隙間を
生じ、溶融したウランが漏洩するおそれはない。

上述したるつぼ５にウランを収容し、１５００℃に保持
して溶解状態を継続した結果、１０時間後においても溶
融ウランの漏出は認められなかった。またるつぼ５の一
端を第３図に示すととく加振機７に固定し、最大３Ｇの
模擬地震波をるつぼ５の長手方向、およびこれに対し垂
直方向に付加したが破壊しなかった。

本実施例によれば、基材１はるつぼ５よりも小さな分割
片として製造されるので、爬造時に生ずる歪みは小さく
、るつぼ５が高温になったときの変形が少ない。またる
つぼ５内の温度差による変形も少ない。

なお焼結層６はＹ２Ｏ３の他にＴｈｅ２．　ＢａＯ＋　
ＨｆＯ，、Ｄｏ、　。

ＭｇＯ，ＺｒＯ２等を用いたものであってもよく、ある
いはこれらの混合粉末を焼結したものとしてもよい。

次に本発明の他の実施例を第４図乃至第６図を参照して
説明する。

第４図においてるつぼ５は、４分割された分割片相互間
の境界面の焼結層が省かれ、両法材１を単に当接させで
ある点、および第４図のＡ部を拡大して表す第５図に示
すように、ＮｂＥｌの基材１の内面には、Ｎｂ材の下地
コーティング８．酸化ジルコニウムの中間コーティング
層９．酸化イツトリウムの表面コーティング層１０が、
たとえば溶射法によってこの順に施されている点を除き
、第１図に示したものと同様に構成されている。

しかしてこのるつぼ５の長手方向に沿って、拘束枠１１
が設けられている。この拘束枠１１は、Ｗ−Ｒｅ赤金合
金よって偏平コの字状に形成され、その両端の鉤状部が
るつぼ５の端部３の側壁外面においてるつぼ５を挟むよ
うにして、るつぼ５に添着されている。すなわち拘束枠
１１は端部３と中間部４間、あるいは中間部４相互間の
当接面に圧縮力が及ぶようにるつぼ５を緊締している。

次にこれの作用について述べる。

るつぼ５にフラン（図示省略）を収容し、適宜の加熱手
段を用いて２０００℃以上に加熱溶融すると、るつぼ５
とともに拘束枠１１も温度上昇し、ともに膨張する。こ
こにＮｂの線膨張率は約７Ｘ１０−＠／”Ｃであるのに
対し、Ｖ−Ｒｅ合金のそれは約４Ｘ１０−”／℃とＮｂ
より小であるため、Ｖ−Ｒｅ合金の伸びはＮｂのそれよ
り小さく、したがって基材１間の当接面に作用する圧縮
力は温度が上昇するにつれてますます増大し、当接面の
隙間も狭くなる。これによってこの隙間から溶融ウラン
が漏洩するおそれはなくなる。また当接面はくさび状と
なっているため。

隙間としての経路が長く、溶融ウランの漏洩機会は一層
低減されている。

上述したるつぼを、第７図に示した従来のるっぼととも
に１５００℃にて３時間加熱した後の、るつぼの上縁に
おける偏位量を第６図に示す。従来のるつぼの上縁にお
ける偏位量を第６図に示す、従来のるつぼ（、）では全
体にねじれが生じ、両端部これに対し本実施例（ｂ）で
はＩＩＩｆｉ以下の偏位にとどまった。

本実施例によれば、前述した実施例の有する効果に加え
、さらに補修は損傷を生じた分割片のみについて行なえ
ばよく、るつぼ全体のコーティング層を更新する必要は
ないという効果がある。

なお拘束枠１１は、その線膨張率がるつぼ５の線膨張率
より小なる高融点材料であればよく、Ｉｔ−Ｒｅ合金に
限らない、またその形状も、るつぼ５の分割片の形状に
応じて、分割片間の当接面に圧縮力を与えるような形状
であれば偏平コの字状に限定されない。

さらに上記両実施例ともに、基材１の材料はＴａ。

Ｗ、Ｍｏあるいはグラファイト等であってもよい。

また溶融ウランに接するコーティング層２，１０は、Ｙ
２Ｏ３の他にＴｈｅ、　、　Ｂｏｏ　、　ＨｆＯ，、［
０２，ＭｇＯ、ＺｒＯ，等を用いてもよく、これらのコ
ーティング層と基材１との間に両者の線膨張率の差を緩
和するために。

適宜中間コーティング層を設けることも自由である。

さらにまたるつぼ５を構成する分割片は、溶融ウランに
対して耐食性のセラミックス焼結体であってもよく、た
とえばＹ２Ｏ，、Ｔｈｅ、　、　ＺｒＯ，等の焼結体が
使用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、長大なウラン溶解用るつぼであっても
るつぼの変形およびこれに基づく損壊を防止し、また分
割片によって構成されているにもかかわらず、溶融ウラ
ンが漏洩するおそれのないウラン溶解用るつぼを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図のＡ部を拡大して示す部分断面図、第３図は第１図の
効果を実験するための設定を示す平面図、第４図は本発
明の他の実施例を示す断面図、第５図は第４図のＡ部を
拡大して示す部分断面図、第６図は第４図の効果を説明
するための線図、第７図および第８図は従来のウラン溶
解用るつぼを示す断面図である。 １・・・基材　　　　　　　　２・・・コーティング層
３・・・端部　　　　　　　　４・・・中間部５・・・
るっぽ　　　　　　　６・・・焼結層１０・・・表面コ
ーティング層　１１・・・拘束枠代理人　弁理士　則　
近　憲　佑 同　　三俣弘文 第１図 第２図 第３図 ／ｊ 第５図 うつ１１′長さ。 第６！７Ｉ 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の分割片を互いに当接させて所定のるつぼ形状
   に形成されるウラン溶解用るつぼにおいて、前記分割片
   の各当接面が、これらの当接面に介在され且つ溶融ウラ
   ンに対して耐食性のセラミックス焼結体により接合され
   てなることを特徴とするウラン溶解用るつぼ。 ２、前記セラミックス焼結体をＹ＿２Ｏ＿３、ＴｈＯ＿
   ２、ＢｅＯ、ＨｆＯ＿２、ＵＯ＿２、ＭｇＯ、ＺｒＯ＿
   ２またはこれらの混合粉末の少なくとも１種からなるセ
   ラミックス焼結体とした特許請求の範囲第１項記載のウ
   ラン溶解用るつぼ。 ３、前記分割片は溶融ウランに対して耐食性のセラミッ
   クス焼結体からなる特許請求の範囲第１項記載のウラン
   溶解用るつぼ。 ４、前記分割片をなす前記セラミックス焼結体をＹ＿２
   Ｏ＿３、ＴｈＯ＿２、ＺｒＯ＿２のいずれか１種からな
   る焼結体とした特許請求の範囲第３項記載のウラン溶解
   用るつぼ。 ５、前記分割片は基材とこの基材の内面に施された少な
   くとも一層のセラミックス材のコーティング層からなる
   特許請求の範囲第１項記載のウラン溶解用るつぼ。 ６、前記基材はＴａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、グラファイトの
   内のいずれか１種からなる特許請求の範囲第５項記載の
   ウラン溶解用るつぼ。 ７、前記コーティング層はＹ＿２Ｏ＿３、ＴｈＯ＿２、
   ＢｅＯ、ＨｆＯ＿２、ＵＯ＿２、ＭｇＯ、ＺｒＯ＿２の
   内のいずれか１種からなるコーティング層を前記溶融ウ
   ランとの接触面に施してなる特許請求の範囲第５項記載
   のウラン溶解用るつぼ。 ８、複数の分割片を互いに当接させて所定のるつぼ形状
   に形成されるウラン溶解用るつぼにおいて、前記分割片
   の各当接面に押圧力を及ぼして前記るつぼの外面に挟着
   された緊締部材を設けたことを特徴とするウラン溶解用
   るつぼ。 ９、前記緊締部材の線膨張係数を前記分割片の線膨張係
   数より小に選定してなる特許請求の範囲第８項記載のウ
   ラン溶解用るつぼ。 １０、前記分割片は溶融ウランに対して耐食性のセラミ
   ックス焼結体からなる特許請求の範囲第８項記載のウラ
   ン溶解用るつぼ。 １１、前記分割片をなす前記セラミックス焼結体をＹ＿
   ２Ｏ＿３、ＴｈＯ＿２、ＺｒＯ＿２のいずれか１種から
   なる焼結体とした特許請求の範囲第１０項記載のウラン
   溶解用るつぼ。 １２、前記分割片は基材とこの基材の内面に施された少
   なくとも一層のセラミックス材のコーティング層からな
   る特許請求の範囲第８項記載のウラン溶解用るつぼ。 １３、前記基材はＴａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、グラファイト
   のいずれか１種からなる特許請求の範囲第１２項記載の
   ウラン溶解用るつぼ。 １４、前記コーティング層はＹ＿２Ｏ＿３、ＴｈＯ＿２
   、ＢｅＯ、ＨｆＯ＿２、ＵＯ＿２、ＭｇＯ、ＺｒＯ＿２
   の内のいずれか１種からなるコーティング層を前記溶融
   ウランとの接触面に施してなる特許請求の範囲第１２項
   記載のウラン溶解用るつぼ。 １５、前記基材はＮｂからなり前記緊締部材はＷ−Ｒｅ
   合金からなる特許請求の範囲第１２項記載のウラン溶解
   用るつぼ。