KR20180012899A - Radiation shielding material including hafnium-molybdenum alloy and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방사선 차폐재에 관한 것으로, 납을 이용하지 않으면서 알파, 베타, 양성자, 감마선, X-선 등의 방사선 뿐만 아니라 중성자까지 차폐 가능한 방사선 차폐재 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a radiation shielding material, and more particularly, to a radiation shielding material capable of shielding neutrons as well as radiation such as alpha, beta, proton, gamma ray, and X-ray without using lead, and a method of manufacturing the same.
방사선 차폐를 위하여 일반적으로 납(Pb)이 이용된다. 납의 경우 가격과 공급 및 가공의 용이성으로 많은 방사선 차폐 현장에서 이용되고 있다. 그러나 오랜 기간 납을 이용하는 경우 중금속 중독을 일으켜 신체에 심각한 손상을 초래할 수 있는 단점이 있다. Lead (Pb) is generally used for radiation shielding. Lead is used in many radiation shielding sites due to price, ease of supply and processing. However, when lead is used for a long time, heavy metal poisoning may occur and serious damage to the body may occur.
본 발명은 납을 이용하지 않으면서 차폐 성능이 우수한 방사선 차폐재를 제공하는 데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a radiation shielding material excellent in shielding performance without using lead.
또한, 본 발명은 차폐성능이 우수하면서도 부피가 작은 방사선 차폐재를 제공하여 차폐재의 소형화를 얻는 데 그 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a radiation shielding material having a high shielding performance and a small volume, thereby achieving miniaturization of the shielding material.
또한, 본 발명은 가공성이 우수한 방사선 차폐재를 제공하는 데 그 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a radiation shielding material excellent in workability.
본 발명의 방사선 차폐재는 하프늄(Hf) 및 몰리브덴(Mo)을 포함한다. The radiation shielding material of the present invention includes hafnium (Hf) and molybdenum (Mo).
또한, 상기 합금은 상기 하프늄, 상기 몰리브덴 및 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. In addition, the alloy may be made of the hafnium, the molybdenum, and unavoidable impurities.
또한, 상기 합금의 밀도는 10.65 내지 12.955g/cm3일 수 있다. The density of the alloy may be 10.65 to 12.955 g / cm < 3 >.
또한, 상기 하프늄의 원자비율은 5 내지 50(at%)이며, 상기 몰리브덴의 원자비율은 50 내지 95(at%)일 수 있다. The atomic ratio of the hafnium may be 5 to 50 at%, and the atomic ratio of the molybdenum may be 50 to 95 at%.
또한, 상기 몰리브덴과 하프늄의 원자비율의 합이 99.00 내지 100 (at%)일 수 있다. In addition, the sum of atomic ratios of the molybdenum and hafnium may be 99.00 to 100 (at%).
본 발명의 일 실시예에 따른 FDG 합성장치는 커버면이 하프늄(Hf), 몰리브덴(Mo) 및 불가피한 불순물을 이루어진 합금으로 이루어질 수 있다. The FDG synthesizer according to an embodiment of the present invention may be composed of a cover surface made of hafnium (Hf), molybdenum (Mo), and an alloy containing unavoidable impurities.
또한, 상기 합성장치는 자체-차폐 구조일 수 있다. Further, the synthesizing apparatus may be a self-shielding structure.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차폐재 제조방법은 하프늄(Hf) 및 몰리브덴(Mo)의 원소 각각의 금속모재를 제공하는 금속모재 제조단계; 상기 금속모재를 용융하여 모금속을 제조하는 모금속 제조단계; 상기 모금속을 냉각하는 모금속 냉각단계를 포함할 수 있다. A method of manufacturing a radiation shielding material according to an embodiment of the present invention includes a metal base material manufacturing step of providing a metal base material of hafnium (Hf) and molybdenum (Mo), respectively; A base metal manufacturing step of producing a base metal by melting the base metal; And a noble metal cooling step for cooling the metal noble metal.
또한, 상기 하프늄의 원자비율은 5 내지 50(at%)이며, 상기 몰리브덴의 원자비율은 50 내지 95(at%)일 수 있다.The atomic ratio of the hafnium may be 5 to 50 at%, and the atomic ratio of the molybdenum may be 50 to 95 at%.
또한, 상기 몰리브덴과 상기 하프늄의 질량비는 1:0.98 내지 1: 1.86(wt%)일 수 있다.In addition, the mass ratio of the molybdenum to the hafnium may be 1: 0.98 to 1: 1.86 (wt%).
또한, 상기 모금속 제조단계는 Arc 용해법(arc melting)을 이용하여 상기 원소 각각의 금속모재를 용융할 수 있다. In addition, the metal base material may be melted using the arc melting method.
또한, 상기 모금속 냉각단계는 흡입 주조(arc suction)법을 이용하여 상기 모금속을 냉각할 수 있다.
In addition, the cupping-cooling step may cool the cupping body by using an arc suction method.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차폐재는 납으로 인한 신체손상을 방지하는 장점이 있다. The radiation shielding material according to one embodiment of the present invention has an advantage of preventing the body from being damaged by lead.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차폐재는 우수한 차폐성능을 갖는 장점이 있다. In addition, the radiation shielding material according to one embodiment of the present invention has an advantage of having excellent shielding performance.
또한, 본 발명의 방사선 차폐재는 부피가 적어, 이를 이용하는 장치의 휴대성이 증가하는 장점이 있다. In addition, the radiation shielding material of the present invention has a small volume and has an advantage of increasing the portability of a device using the same.
또한, 본 발명의 차폐재는 난연성이 우수하여, 화재 발생시 외부로 방사선이 누출되는 것을 방지하여 안정성이 향상되는 장점이 있다. In addition, the shielding material of the present invention is excellent in flame retardancy and is advantageous in that radiation is prevented from leaking to the outside in the event of a fire, thereby improving stability.
또한, 본 발명의 차폐재는 가공성이 우수한 장점이 있다. Further, the shielding material of the present invention has an advantage of excellent workability.
도 1은 본 발명의 Mo-Hf 합금의 조성과 밀도를 나타낸 것이다
도 2는 SRIM 시뮬레이션 코드를 이용하여 납과 Mo-Hf 합금의 proton 정지거리를 계산한 결과를 나타낸 것이다
도 3은 NIST XCOM 코드를 이용하여 납과 Mo-Hf 합금의 단위면적당 방사선량
감소율을 계산한 결과를 나타낸 것이다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 Mo-Hf 합금의 SEM image이다.
도 5는 FDG 합성장치의 외부구조를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 차폐재 제조방법에 따라 제조된 봉상 시편이다. 1 shows the composition and density of the Mo-Hf alloy of the present invention
Fig. 2 shows the result of calculation of the proton stopping distance of lead and Mo-Hf alloy using SRIM simulation code
FIG. 3 is a graph showing the radiation dose per unit area of lead and Mo-Hf alloy using NIST XCOM code
And the reduction rate was calculated
4 is a SEM image of an Mo-Hf alloy according to an embodiment of the present invention.
5 shows an external structure of the FDG synthesizer.
Fig. 6 is a bar specimen produced according to the method of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차폐재는 하프늄, 몰리브덴이 포함된 합금으로, 알파, 베타, 양성자, 감마선, X-선 등의 방사선 뿐만 아니라, 중성자까지 차폐가 가능할 수 있다.The radiation shielding material according to an embodiment of the present invention is an alloy including hafnium and molybdenum and can shield neutrons as well as radiation such as alpha, beta, proton, gamma ray, and X-ray.
도 1은 상기 차폐재의 조성과 밀도를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 차폐재는 하프늄(Hf)과 몰리브덴(Mo)을 포함하는 합금이다. 상기 합금은 MoxHfy로 표현될 수 있으며, 여기서, x와 y는 원자비율(at%)을 의미한다. 예컨대 Mo50Hf50은 몰리브덴: 하프늄의 원자비율이 50:50(at%)인 것을 의미하며, Mo90Hf10은 몰리브덴:하프늄의 원자비율이 90:10(at%)인 것을 의미한다. 다만, 상기 합금은 불가피한 불순물을 일부 포함할 수 있다.Fig. 1 shows the composition and density of the above-mentioned shielding material. Referring to FIG. 1, the shielding material of the present invention is an alloy including hafnium (Hf) and molybdenum (Mo). The alloy can be represented by Mo x Hf y , where x and y mean atomic percent (at%). For example, Mo 50 Hf 50 means that the atomic ratio of molybdenum: hafnium is 50:50 (at%), and Mo 90 Hf 10 means that the atomic ratio of molybdenum: hafnium is 90:10 (at%). However, the alloy may contain some unavoidable impurities.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 실험예이다. 다만, 본 발명은 하기 실험예에 제한되는 것은 아니다. 1 to 3 are experimental examples according to the present invention. However, the present invention is not limited to the following experimental examples.
도 1은 본 발명의 차폐재의 조성과 밀도를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 Mo-Hf 합금은 납을 이용하지 않으면서도 납과 거의 유사한 차폐효과를 나타내도록 납과 비슷한 밀도를 가질 수 있다. 예컨대, 납(Pb) 밀도를 1로 두었을 때, 0.925~1.065범위일 수 있다. 즉, 상기 Mo-Hf 합금의 밀도는 10.493 내지 12.066g/cm3일 수 있다. 1 shows the composition and density of the shielding material of the present invention. Referring to FIG. 1, a Mo-Hf alloy according to an embodiment of the present invention may have a density similar to that of lead so as to exhibit a shielding effect almost similar to lead without using lead. For example, when the lead (Pb) density is set to 1, it may be in the range of 0.925 to 1.065. That is, the density of the Mo-Hf alloy may be 10.493 to 12.066 g / cm 3 .
도 2 내지 도 3을 참조하면, 납을 이용하지 않으면서, 납보다 우수한 차폐성능을 갖는 차폐성능을 갖도록 몰리브덴(Mo)의 원자비율은 50 내지 95(at%)이며, 하프늄(Mo)의 원자비율은 5 내지 50(at%)이고, 상기 합금에 하프늄 및 몰리브덴 이외에 불가피한 불순물이 포함될 수 있어, 몰리브덴과 하프늄의 원자비율의 합은 99.00 내지 100(at%)일 수 있다. 예컨대, 몰리브덴과 하프늄의 원자비율의 합이 99(at%)라 함은 합금에서 차지하는 불가피한 불순물의 원자비율의 합이 1% 차지한다는 것을 의미하며, 몰리브덴과 하프늄의 원자비율의 합이 100(at%)라 함은 합금에서 차지하는 불가피한 불순물의 원자비율의 합이 0%이며, 합금은 몰리브덴과 하프늄으로만 구성된다는 것을 의미한다. 2 to 3, the atomic ratio of molybdenum (Mo) is 50 to 95 (at%) so as to have a shielding performance having shielding performance superior to that of lead without using lead, and atoms of hafnium (Mo) The ratio is 5 to 50 (at%). The alloy may contain inevitable impurities other than hafnium and molybdenum, and the sum of atomic ratios of molybdenum and hafnium may be 99.00 to 100 (at%). For example, the sum of the atomic ratios of molybdenum and hafnium is 99 (at%), which means that the sum of the atomic ratios of the inevitable impurities in the alloy is 1%, and the sum of atomic ratios of molybdenum and hafnium is 100 at %) Means that the sum of the atomic proportions of the inevitable impurities in the alloy is 0%, and that the alloy consists only of molybdenum and hafnium.
도 2는 본 발명의 방사선 차폐재의 방사선 차폐 효율을 알아보기 위하여 SRIM 시뮬레이션 코드를 이용하여 proton의 정지거리를 계산한 것으로, 정지거리가 짧을수록 차폐성능이 우수한 것을 의미한다. 도 2에서 이용된 Mo-Hf 합금은 Mo50Hf50~Mo95Hf5이며, 동일한 에너지 대역에서 납(Pb)과 proton 정지거리를 비교한 것이다.FIG. 2 is a graph showing the calculation of the stopping distance of the proton using the SRIM simulation code in order to examine the radiation shielding efficiency of the radiation shielding material of the present invention. The shorter the stopping distance, the better the shielding performance. The Mo-Hf alloy used in FIG. 2 is Mo 50 Hf 50 to Mo 95 Hf 5 and is a comparison of lead (Pb) and proton stopping distance in the same energy band.
도 2를 참조하면, 100keV 내지 10GeV 에너지 대역에서 Mo50Hf50~Mo95Hf5 합금은 납보다 짧은 정지거리를 가져, Mo50Hf50~Mo95Hf5은 납보다 매우 우수한 차폐성능을 갖는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 2, in the 100 keV to 10 GeV energy band, Mo 50 Hf 50 to Mo 95 Hf 5 Alloy has a shorter stopping distance than lead, and Mo 50 Hf 50 to Mo 95 Hf 5 has a much better shielding performance than lead.
방사선 관련 작업 종사시 연간 20mSv의 피폭선량을 기준으로, 연간 작업시간 2000시간 적용 시 작업자 기분의 선량율을 10μSv/hr이고, 일반인 기준의 선량율은 0.5μSv/hr이다. 이를 기준으로 볼 때, 방사선 차폐에 기본적으로 사용되는 납을 이용하여 몬테카를로 법을 이용한 방사선의 정지거리를 도출해 낼 수 있으며, 도출된 방사선 정지거리를 기준으로 하였을 경우 Mo-Hf 합금은 상기된 범위 내에서 모두 납보다 우수한 정지거리 성능을 보이므로 차폐재로서의 적정성을 가진다고 할 수 있다. 하지만 Mo50Hf50 범위를 넘어서는 경우 (ex: Mo40Hf60)는 차폐 효율은 올라가지만 단위면적당 무게 비율이 큰 폭으로 증가하게 되는 단점이 있다. Based on the radiation dose of 20mSv per year when engaged in radiation-related work, the dose rate of the worker's mood is 10μSv / hr and the dose rate of the general person is 0.5μSv / hr when applied for 2000 hours per year. Based on this, it is possible to derive the stopping distance of the radiation using the Monte Carlo method by using the lead used for the radiation shielding. When the derived radiation stopping distance is taken as a reference, the Mo-Hf alloy is within the above- It is possible to say that it is suitable as a shielding material because it exhibits a better stopping distance performance than lead. However, when the Mo 50 Hf 50 is exceeded (ex: Mo 40 Hf 60 ), the shielding efficiency is increased, but the weight ratio per unit area is greatly increased.
도 3은 NIST XCOM 코드를 이용하여 납과 Mo-Hf 합금의 단위면적당 방사선량 감소율을 계산한 것이다. 상기 단위면적당 방사선량 감소율은 10단위 이상 차이 나지 않는 한 차폐효과가 거의 유사하다고 판단되고 있다. FIG. 3 is a calculation of the reduction rate of radiation dose per unit area of lead and Mo-Hf alloy using NIST XCOM code. It is judged that the shielding effect is substantially similar unless the difference in radiation dose per unit area is 10 units or more.
도 3을 참조하면, 100keV 내지 10GeV 영역에서 납과의 단위면적당 방사선량 감소율이 모두 10보다 작아, 납과 차폐효과가 거의 유사한 것을 알 수 있다. 특히 100keV를 제외한 다른 에너지 영역에서 납과의 단위면적당 방사선량 감소율 차이가 모두 0.04보다 적어, 납을 대체하여 차폐재로써 안정적으로 사용할 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the reduction effect of radiation dose per unit area with lead is less than 10 in the range of 100 keV to 10 GeV, and the shielding effect is almost similar to that of lead. Especially, in the other energy range except 100 keV, the difference in the reduction rate of radiation dose per unit area between lead and lead is less than 0.04, and it can be used as a shielding material instead of lead.
도 4는 Mo75 . 5Hf27 .5의 SEM image를 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면 Mo75.5Hf27.5 합금에 선명한 2개의 상이 덴드라이트 구조로 존재함을 알 수 있다. 이와 같이 2 상을 갖는 합금은 높은 가공경화능(work hardening rate)과 변형속도 민감도(strain rate sensitivity)를 가져, 인장 또는 압축 응력 하에서 네킹(necking)이나 shear banding 의 발생을 지연시킴으로써 재료의 연성을 증가시킨다. 또한, 2 상 구조는 형상 가공(shaping)이 쉬우며, 고강도 고연신율을 이용한 구조재료로서 적합하여, 우주 항공분야의 차폐 및 원자력 발전 건물의 방사선 차폐재료로 매우 적합하다. 4 Mo 75. 5 Hf 27 .5 . Referring to FIG. 4, it can be seen that two distinct phases are present in a dendritic structure in the Mo 75.5 Hf 27.5 alloy. These two-phase alloys have high work hardening rate and strain rate sensitivity, and delay the occurrence of necking or shear banding under tensile or compressive stresses, . In addition, the two-phase structure is easy to shape, is suitable as a structural material using high strength and high elongation, and is well suited as a radiation shielding material for shielding and nuclear power buildings in the aerospace field.
도 5는 본 발명의 Mo-Hf 합금을 차폐재로 이용할 수 있는 FDG 합성장치의 외부구조를 나타낸 것이다. 본 발명의 FDG 합성장치(10)는 커버면(130)을 본 발명의 차폐재로 제작하여, 별도의 차폐구조를 포함하지 않는 자체-차폐(self-shielding) 구조일 수 있다. 또한, 상기 FDG 합성장치는 차폐재로 납을 이용하지 않아 납으로 오는 중금속 중독 등의 피해를 최소화할 수 있다. 또한, 선량 대비 차폐재의 두께를 감소시켜, 휴대가능한 FDG 합성장치의 제조를 가능하게 한다. Fig. 5 shows an external structure of an FDG synthesizer capable of using the Mo-Hf alloy of the present invention as a shielding material. The
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차폐재의 제조방법은 몰리브덴(Mo) 및 하프늄(Hf)의 원소 각각의 금속모재를 제공하는 단계, 모금속 제조단계, 모금속 냉각단계를 포함할 수 있다. The method of manufacturing a radiation shielding material according to an embodiment of the present invention may include the steps of providing a metal base material of each element of molybdenum (Mo) and hafnium (Hf), a step of producing a base metal, and a step of cooling the base metal.
본 발명에 따른 금속모재 제공단계는 MoxHfy의 모합금을 제조하도록, 하프늄(Hf)과 몰리브덴(Mo) 각각의 금속을 제공하는 단계이다. 여기서 x와 y는 원자비율(at%)을 의미하며, x와 y의 합은 99 내지 100일 수 있다. 또한, 몰리브덴의 원자비율(x)은 50 내지 95(at%)이며, 하프늄의 원자비율(y)은 5 내지 50(at%)일 수 있다. 앞서, 설명한 바와 같이 상기 합금에는 몰리브덴과 하프늄 이외에도 불가피하게 불순물이 포함될 수 있어, 몰리브덴과 하프늄의 원자비율의 합이 100보다 작을 수 있다. 바람직하게, 상기 몰리브덴과 하프늄의 원자비율의 합은 99 내지 100일 수 있다. The step of providing the metal base material according to the present invention is a step of providing each metal of hafnium (Hf) and molybdenum (Mo) to produce the parent alloy of Mo x Hf y . Here, x and y mean the atomic ratio (at%), and the sum of x and y can be 99 to 100. The atomic ratio (x) of molybdenum may be 50 to 95 at%, and the atomic ratio y of hafnium may be 5 to 50 at%. As described above, the alloy may inevitably contain impurities other than molybdenum and hafnium, so that the sum of the atomic ratios of molybdenum and hafnium may be less than 100. Preferably, the sum of the atomic ratios of the molybdenum and hafnium may be 99 to 100.
바람직하게, 하프늄의 원자량이 178.49이고, 몰리브덴의 원자량이 95.94이며, 하프늄의 원자비율이 50일 때, 몰리브덴의 원자비율이 50이므로, 이를 질량비로 환산하면 몰리브덴과 하프늄의 질량비(몰리브덴: 하프늄)는 1:1.86(wt%)이고, 하프늄의 원자비율이 5일 때, 몰리브덴의 원자비율이 95이므로, 이를 질량비으로 환산하면, 1:0.98(wt%)일 수 있다. 따라서, 상기 합금에서의 몰리브덴과 하프늄의 질량비(몰리브덴: 하프늄)는 1:0.98 내지 1: 1.86(wt%)일 수 있다. Preferably, when the atomic weight of hafnium is 178.49, the atomic weight of molybdenum is 95.94, and the atomic ratio of hafnium is 50, the atomic ratio of molybdenum is 50, and when this is converted to a mass ratio, the molar ratio of molybdenum to hafnium (molybdenum: hafnium) 1: 1.86 (wt%). When the atomic ratio of hafnium is 5, the atomic ratio of molybdenum is 95, which can be 1: 0.98 (wt%) in terms of mass ratio. Therefore, the mass ratio of molybdenum to hafnium (molybdenum: hafnium) in the alloy may be 1: 0.98 to 1: 1.86 (wt%).
다음으로, 모금속 제조단계를 포함한다. 바람직하게, 모금속 제조는 금속모재인 몰리브덴과 하프늄을 용융시키는 제1 용융 단계로, 상기 용융은 Arc 용해법(arc melting)을 이용할 수 있다. Next, it includes the step of raising the seeds. Preferably, the molten metal production is a first melting step of melting molybdenum and hafnium as metal base materials, and the melting may be performed by arc melting.
또한, Mo-Hf 합금 성분의 편석 방지를 위해 상기 금속모재를 5회 이상 반전시키며 용융시킬 수 있다.Further, in order to prevent segregation of the Mo-Hf alloy component, the metal base material may be melted by inverting it five or more times.
다음으로, 상기 모금속을 흡입 주조(arc suction)법을 이용하여 냉각하는 단계를 포함한다. Next, the step of cooling the base material is carried out by using an arc suction method.
상기 냉각단계는 불순물 제거단계, 제2 용융 단계, 흡입냉각단계를 포함할 수 있다. 상기 불순물 제거단계는 고순도 티타늄(Ti)(pure Ti 99.99%)를 우선 용융시킨 후 챔버 내에 남아있을 불순물 및 잔류 산소와 우선적으로 합금화시켜, 챔버 내의 불순물과 잔류 산소를 제거한다.The cooling step may include an impurity removing step, a second melting step, and an inhalation cooling step. The impurity removal step first melts high purity titanium (Ti) (99.99% pure Ti), and then alloys the impurities remaining in the chamber and the residual oxygen preferentially to remove impurities and residual oxygen in the chamber.
상기 제2 용융단계는 모합금을 완전히 용융시키는 단계이다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다. 준비된 모합금을 수냉중인 제1 냉각판이 위치하고 있는 10-5 Torr정도의 고진공분위기의 제1 챔버 안에 배치시킨다. 이후, -0.06MPa의 아르곤 분위기 중에서 아크 용해법를 이용하여 2500K 이상(2500K 이하에서는 액상 용해 불가)의 온도 분위기를 조성하여 모합금을 완전히 용해시킨다. The second melting step is a step of completely melting the parent alloy. This will be described in detail as follows. The prepared mother alloy is placed in a first chamber of a high vacuum atmosphere of about 10 -5 Torr in which the first cooling plate under water cooling is located. Thereafter, a temperature atmosphere of 2500 K or more (in the case of 2500K or less is not soluble in a liquid phase) is prepared in an argon atmosphere of -0.06 MPa using an arc melting method to completely dissolve the parent alloy.
상기 흡입냉각단계는 완전 용융된 모합금을 제1 챔버와 제2 챔버의 진공도 차이를 이용하여 제1 챔버에 위치한 용탕상태의 모합금을 내부에 수냉이 되고 있는 제2 냉각판이 배치된 제2 챔버로 흡입하여 냉각시켜, 도 6과 같은 고체 상태의 Mo-Hf 합금을 제조할 수 있다. Wherein the sucking and cooling step is carried out in such a manner that the master alloy in a molten state located in the first chamber by using the difference in degree of vacuum between the first chamber and the second chamber is supplied to the second chamber in which the second cooling plate, So that the Mo-Hf alloy in a solid state as shown in Fig. 6 can be produced.
Claims (11)
상기 하프늄의 원자비율은 5 내지 50(at%)이며, 상기 몰리브덴의 원자비율은 50 내지 95(at%)인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐재.The method according to claim 1,
Wherein the atomic ratio of hafnium is 5 to 50 at% and the atomic ratio of molybdenum is 50 to 95 at%.
상기 합성장치의 커버면은 하프늄(Hf), 몰리브덴(Mo) 및 불가피한 불순물을 이루어진 합금으로 이루어지며,
상기 합성장치는 자체-차폐 구조인 것을 특징으로 하는 FDG 합성장치In the FDG synthesizer,
The cover surface of the composite device is made of hafnium (Hf), molybdenum (Mo) and an alloy of unavoidable impurities,
Characterized in that the synthesizer is a self-shielding structure.
상기 금속모재를 용융하여 모금속을 제조하는 모금속 제조단계; 및
상기 모금속을 냉각하는 모금속 냉각단계를 포함하는 방사선 차폐재 제조방법.A metal base material manufacturing step for providing a metal base material for each element of hafnium (Hf) and molybdenum (Mo);
A base metal manufacturing step of producing a base metal by melting the base metal; And
And cooling the base material to cool the base material.
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|---|---|---|---|---|
| WO2022020856A1 (en) * | 2020-07-24 | 2022-01-27 | Schlumberger Technology Corporation | Dual-function radiation shielding for downhole tool |
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2016
- 2016-07-27 KR KR1020160095466A patent/KR20180012899A/en not_active Application Discontinuation
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