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Ni基耐熱合金への耐熱セラミックス薄膜の被覆層の形成方法

国内特許コード P06A008872
整理番号 6191
掲載日 2006年6月8日
出願番号 特願2003-154194
公開番号 特開2004-353057
登録番号 特許第4496361号
出願日 平成15年5月30日(2003.5.30)
公開日 平成16年12月16日(2004.12.16)
登録日 平成22年4月23日(2010.4.23)
発明者
  • 石山 新太郎
出願人
  • 独立行政法人 日本原子力研究開発機構
発明の名称 Ni基耐熱合金への耐熱セラミックス薄膜の被覆層の形成方法
発明の概要

【課題】分子、原子状態の核分裂生成粉物(FP)の吸着や拡散の高温における防止策はなかった。そのため、これらの機器の保守点検時には、作業員のFPによる被曝が問題となっていた。200℃以下の場合には、紙やチフロン製のフィルターによりFPの除去が現行技術で行われている。
【解決手段】Ni基耐熱合金材料表面に形成された耐熱セラミック被覆膜に核分裂により生じた放射性核種(FP)をプレートアウト(凝着・付着)することにより、FPと金属材料との化学反応をふせぐとともにFPの拡散を防ぐ。
【選択図】 図2

従来技術、競合技術の概要
原子炉から発生するFP(例えば、110mAg、137Cs、(131+133)I等の核分裂により生じた放射性核種)は、原子炉冷却用の約900℃のヘリウム冷却材中を極めて希薄な濃度で流れている。これらは、原子炉構造体表面温度が900℃以上と高いため、構造体表面中に拡散しやすく、しかも原子炉には配管や熱交換器等の反応表面積の大きな低温構造体があるため、それらの材料表面にFPがプレートアウトし易い。
【0003】
又、高温ガス炉用の従来のガスタービンの被覆技術では、溶射法によって、基材、中間セラミックス材及び表面セラミックス材からなる三層構造の被覆層としてガスタービンブレード等に数mmの厚みで吹き付けるのが一般的であった。この溶射法による被覆層では、分子、原子級のFP元素がタービンブレードに付着するのを防止することができなかった。
産業上の利用分野
本発明は、核分裂より生じた放射性核種(FP)が凝着・付着(プレートアウト)しても、FPとの化学反応も生じることのない、Ni基耐熱合金表面に形成された耐熱セラミック被覆膜に関するものである。即ち、本発明のセラミックス薄膜からなる被覆層は緻密で凹凸がないので、FPが被覆層に凝着・付着することが少なく、又凝着・付着しても被覆層を浸透して合金材中に拡散することがなく、更に又凝着・付着しても被覆層と反応することがないものである。かかる被覆膜は、FPの発生する原子力産業だけでなく、一般産業、民生分野等の広範囲での利用が可能である。
特許請求の範囲 【請求項1】 空気圧縮器、N発生器及びタンクを有するガス供給器と、
SiC製保持体、当該SiC保持体内に保持されているAl製坩堝、当該Al製坩堝内に保持されているAg製メッシュ、当該Al製坩堝の下流に設けられているSiC製縮小部を具備し、さらにNガス及びAl製坩堝を加熱することができる2個の加熱器を有するAg蒸発器と、
フィルター、当該フィルターの下流にある被覆試験片セクション、及び加熱器を有するフィルター試験セクションと、
を具備し、
当該Ag蒸発器においてAg蒸気を発生させ、当該Ag蒸気を当該ガス供給器からのNガスと共に当該フィルター試験セクションに送り、当該フィルター試験セクションの当該フィルターを通過させ、当該被覆試験片セクションに原子炉内を模擬する希薄なAg蒸気を含む800℃以上の高温混合ガス雰囲気を形成させる原子炉内放射性核種プレートアウト模擬試験装置。
【請求項2】 前記フィルター試験セクションの下流に、フィルタートラップを具備する冷却セクションをさらに設け、当該試験セクションのフィルターを通過したAg蒸気を冷却・凝縮させた後に回収する、請求項1に記載の原子炉内放射性核種プレートアウト模擬試験装置。
【請求項3】 前記Ag蒸発器出口、並びに前記フィルター試験セクションの入口、フィルター、中央部及び頂部に、Agガスサンプリング位置が設けられている、請求項1に記載の原子炉内放射性核種プレートアウト模擬試験装置。
【請求項4】 前記冷却セクションの冷却器及びフィルタートラップに、Agガスサンプリング位置が設けられている、請求項2に記載の原子炉内放射性核種プレートアウト模擬試験装置。
【請求項5】 請求項1に記載の原子炉内放射性核種プレートアウト模擬試験装置を用いてAg蒸気を発生させる原子炉内放射性核種プレートアウト模擬試験方法であって、
前記Ag蒸発器内でNガス及び前記Ag製メッシュを加熱してAg蒸気を発生させ、
発生したAg蒸気を前記ガス供給器からのNガスに混入させ、前記SiC製縮小部を通過させてNガス中Ag蒸気を均一拡散させ、次いで、前記フィルター試験セクションに供給し、前記フィルター試験セクション内に設置されたフィルターによりAg蒸気を濾過してさらに微細化し、前記被覆試験片セクションに原子炉内を模擬する希薄なAg蒸気を含む800℃以上の高温混合ガス雰囲気を形成させ、前記試験片に対するAg蒸気の凝着・付着を測定する、原子炉内放射性核種プレートアウト模擬試験方法。
【請求項6】 請求項2に記載の原子炉内放射性核種プレートアウト模擬試験装置を用いてAg蒸気を発生させる原子炉内放射性核種プレートアウト模擬試験方法であって、
前記試験セクションにおいて試験片に凝着・付着されなかった残りのAg蒸気を含むガスを前記冷却セクションに導出して、Ag蒸気を冷却・凝縮し、前記フィルタートラップにて回収する、原子炉内放射性核種プレートアウト模擬試験方法。
産業区分
  • 表面処理
  • 冶金、熱処理
  • 合金
  • 原子力
  • 放射性物質処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003154194thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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