JPH034485B2 - - Google Patents
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- JPH034485B2 JPH034485B2 JP57027699A JP2769982A JPH034485B2 JP H034485 B2 JPH034485 B2 JP H034485B2 JP 57027699 A JP57027699 A JP 57027699A JP 2769982 A JP2769982 A JP 2769982A JP H034485 B2 JPH034485 B2 JP H034485B2
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- heating
- gas
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Description
本発明は新規な炭素ポテンシヤルの制御方法に
関する。詳しくは水素（H2）とメタン（CH4）
との混合ガス又は一酸化炭素（CO）と二酸化炭
素（CO2）との混合ガス循環系内の加熱炉に炭素
を含む試料および金属と炭化物との混合物（Ｍ−
MC；Ｍは金属を示す；以下“バツフア物質”と
称す。）を装荷して、該加熱炉を400℃〜2000℃の
温度範囲で加熱することにより試料と平衡する混
合ガス循環系の炭素ポテンシヤルを制御する方法
に関する。現在、液体金属冷却高速増殖炉用燃料
として、ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料ペ
レツトをステンレス鋼で被覆した燃料ピンが用い
られているが、この酸化物燃料に優る高速増殖炉
用燃料として、ウラン・プルトニウム混合炭化物
燃料の開発が進められている。しかし、混合酸化
物燃料にくらべて混合炭化物燃料の場合、照射挙
動およびその物性値などのデータが十分に集積さ
れていない。特に、燃料と被覆材との化学的相互
作用は燃料ピンの健全性を支配するが、この化学
的相互作用に影響する重要な因子は燃料と被覆材
の炭素ポテンシヤルである。また、核分裂によつ
て燃料中に生成した核分裂生成物の化学形および
その挙動は炭素ポテンシヤルに大きく影響され、
燃料と被覆材との機械的相互作用を支配する要因
となるので、炭素ポテンシヤルを制御することは
重要である。従来行われてきた炭素ポテンシヤル
の制御方法の一つには一定混合比の水素（H2）
とメタン（CH4）又は一酸化炭素（CO）と二酸
化炭素（CO2）との混合ガス気流中で試料を加熱
する方法かまたは、標準物質（一般に鉄（Fe）、
ニツケル（Ni）など）と試料および炭素とを互
いに接触させない状態で水素ガスとともに石英ア
ンプルに封入し、該石英アンプルを加熱炉に装荷
して加熱する方法かあるいは、水素（H2）とメ
タン（CH4）との混合ガス循環系内で試料を加熱
する方法か更には、水素（H2）とメタン（CH4）
との混合ガス循環系内で標準物質（鉄（Fe）と
炭素（Ｃ）との固溶体）と試料を互いに接触させ
ない状態で加熱することにより炭素ポテンシヤル
を制御する方法等がある。 しかしながら、以上述べたいずれの方法におい
ても問題がある。すなわち、雰囲気ガスとして水
素（H2）およびメタン（CH4）などの可燃性ガ
スが使用されるため、これらのガス気流中で長時
間加熱する場合、爆発の危険性がある。また、水
素（H2）とメタン（CH4）との混合ガスを長時
間循環させた場合には循環系内の加熱炉部材とし
て用いられるアルミナ（Al2O3）およびタングス
テン（Ｗ）製などの反応管、あるいは真空系のガ
スケツト材などからの脱メタン（CH4）ガスのた
めに、該循環系内のガス濃度が平衡に到達しなく
なり、したがつて、炭素ポテンシヤルを制御する
ことができなくなる。更には標準物質（鉄と炭素
との固溶体）の調製および水素ガス入り石英アン
プルの作成、あるいは標準物質と試料を接触させ
ない状態で加熱炉内に装荷するなど、非常に煩雑
で困難な操作が伴う。本発明は、従来技術におけ
る上記の欠点や煩雑な操作を除いた高精度で広範
囲にわたる炭素ポテンシヤルの制御方法の提供を
目的とする。すなわち本発明は水素（H2）とメ
タン（CH4）などの混合ガス循環系内の加熱炉に
試料およびバツフア物質を個別に装荷して400℃
〜2000℃の温度範囲で、それらの加熱炉を加熱す
ることにより試料と平衡する混合ガス循環系の炭
素ポテンシヤルを制御する方法であり、従来の炭
素ポテンシヤルの制御方法にくらべて煩雑な操作
を除いた高精度で広範囲にわたる炭素ポテンシヤ
ルの制御方法である。以下に本発明に係る炭素ポ
テンシヤルの制御方法の構成を述べる。 水素（H2）とメタン（CH4）又は一酸化炭素
（CO）と二酸化炭素（CO2）との混合ガス（該混
合ガスの比PCH4／P2H2又はP2CO／PCO2が
10-15〜106；ここでPxはＸ成分の分圧を示す。）
循環系（その循環流量は１分間に約100cm3〜2000
cm3。）内の二つの加熱炉に炭素を含む試料、例え
ば炭素を固溶した金属若しくは合金、非化学量論
的炭化物又は炭素を含む非化学量論的合金）およ
び試料に対して２倍以上の重量比からなる金属と
炭化物との混合物Ｍ−MC（Ｍは金属を示す；以
下バツフア物質と称す；その混合比は１対１であ
る。）を個別に装荷して400℃〜2000℃の温度範囲
で加熱を続ける。この間に当該ガス循環系の該混
合ガスとバツフア物質とは以下の反応式により平
衡に到達する。 水素（H2）とメタン（CH4）との混合ガスの
場合； Ｍ＋CH4MC＋2H2 ……(1) 一酸化炭素（CO）と二酸化炭素（CO2）との
混合ガスの場合； Ｍ＋2COMC＋CO2 ……(2) ここで、(1)および(2)式において金属と炭化物と
の混合物Ｍ−MCが共存する状態下では、一定温
度に加熱するとPCH4／P2H2の比、又はP2CO／
PCO2の比が定まる。当該ガス循環系のガス濃度
が平衡に到達したことを確定する方法としては、
当該ガス循環系内の混合ガスを少量採取して、ま
ず、循環系に水素（H2）とメタン（CH4）との
混合ガスを用いた場合は、該混合ガス中のメタン
（CH4）を、また、一酸化炭素（CO）と二酸化炭
素（CO2）との混合ガスの場合には、該混合ガス
中の二酸化炭素（CO2）をそれぞれガスクロマト
グラフ分析装置等により定量する手段が採用され
た。炭素ポテンシヤルの値は当該ガス循環系のガ
ス濃度が平衡に到達した状態において定量された
メタン（CH4）又は二酸化炭素（CO2）ガスの濃
度を次に示した(3)式に代入して計算した。 ここでは、水素（H2）とメタン（CH4）との
混合ガス系における炭素ポテンシヤルを次式によ
り定義するが、一酸化炭素（CO）と二酸化炭素
（CO2）との混合ガス系についても同様の式を導
くことができる。（ここでは省略） △GC＝RTlnαc＝△GT〓(4)＋RTlnPCH4／P2H2 ……(3) ここで、△GCは炭素ポテンシヤル（Kcal／
mol）；Ｒはガス定数（cal／mol）Ｔは絶対温度
（〓）；lnは自然対数；αcは炭素活量； △GT〓(4)は次式で定義される。 Ｃ＋2H2＝CH4 ……(4) △GT〓(4)＝−16520＋12.25TlogT−15.62T ここで、Ｔは絶対温度（〓）；logは常用対数。
当該ガス循環系のガス平衡に関しては特に、該ガ
ス循環系内の加熱炉にバツフア物質が装荷されて
いない状態で加熱を続けた場合には、該ガス循環
系のガス濃度が平衡に到達しないが、バツフア物
質が装荷された状態で加熱が続けられた場合にお
いては該ガス循環系のガス平衡は容易に得られ
る。この事実から、バツフア物質は当該ガス循環
系の炭素ポテンシヤルを制御する緩衡物質として
効果があることが明らかである。しかしながら、
たとえ当該ガス循環系内の加熱炉にバツフア物質
が装荷された状態でも、循環系に一酸化炭素
（CO）と二酸化炭素（CO2）との混合ガスを使用
して、その加熱温度が約1000℃以上においては、
特に、一酸化炭素（CO）ガスの分解による炭素
の析出が起るために、該ガス循環系のガス平衡が
得られなくなる。このため、当該ガス循環系に、
これらの混合ガスを使用して炭素ポテンシヤルを
制御する場合は、加熱温度を1000℃以下にして実
施することが好ましい。本発明を、次の実施例に
よつて更に詳しく説明する。 実施例 １〜７ 各実施例において、使用した試料はオーステナ
イトステンレス鋼管（SUS316）を厚さ約50μｍ
のターニング（切削片）に旋盤加工したものであ
る。該試料は洗浄（アセトン→硝酸とフツ酸との
混液→蒸溜水）してから約150℃の温度で２時間
乾燥したのち、約0.5ｇをアルミナ（Al2O3）製の
ルツボに装填した。また、バツフア物質にはMo
（純度99.7％）とMo2C（純度99.8％）およびSi（純
度99.5％）とSiC（純度99.8％）との２種類の金属
と炭化物との粉末（粒度325メツシユ以下）を使
用し、それぞれの金属と炭化物を原子比で１対１
に混合したのち、約5ton／cm2の圧力で圧粉体とし
た。次に、これらの圧粉体をそれぞれ約30メツシ
ユの粒度に粉砕しMo−Mo2CおよびSi−SiCから
なるバツフア物質として調製された。これらのバ
ツフア物質は、それぞれ約10ｇをアルミナ製ルツ
ボに装填した。試料およびバツフア物質が装填さ
れた、これらのアルミナ製ルツボは個別に、循環
系内の二つの加熱炉に白金線で吊して装荷したの
ち、循環系内を１×10-2mmHg以下に真空抜気し、
該循環系内には、水素（H2）とメタン（CH4）
との混合ガス（純水素中に約102ppmのメタン含
有）を約１気圧充填した。ついで、該充填ガス
は、循環ポンプにより循環系内を１分間に約800
cm3の流量で循環させ、この状態で試料およびバツ
フア物質が装荷されている加熱炉を加熱して、試
料の温度を1000℃に保持し、バツフア物質の温度
を800℃〜1050℃の温度範囲で50℃毎に各温度で
73〜96時間加熱を続けた。これらの各温度で試料
と平衡する水素（H2）とメタン（CH4）との混
合ガス循環系内の該混合ガスを少量採取して、ガ
スクロマトグラフ分析装置で分析し、メタン
（CH4）の濃度を定量した。以上の操作により得
られたメタン（CH4）の分析値を所定の計算式に
代入して求めた炭素ポテンシヤルおよび試料
（SUS316）の炭素分析による炭素含有量を第１
表に示す。 第１表に示す結果から明らかなように、炭素ポ
テンシヤルの値は、表中例７を除いて、実験値と
計算値とを比較すると最大で約0.4Kcal／molの
精度で制御される。実験による結果では、試料の
加熱温度を1000℃として、バツフア物質（ここで
はMo−Mo2C）を800℃〜1050℃の温度範囲で加
熱した場合の炭素ポテンシヤルの値は約2Kcal／
molの範囲内で制御される。また同じ温度範囲
（800℃〜1050℃）で、バツフア物質の加熱温度を
約50℃毎変えて加熱した場合の炭素ポテンシヤル
の値は約0.5Kcal／mol以内の精度で制御され、
更に、バツフア物質の加熱温度を約10℃毎変えて
加熱すれば、炭素ポテンシヤルの値は約
0.1Kcal／molの精度で制御し得る。 つぎに、第１表の例７に示すように、バツフア
物質をシリコン金属とシリコン炭化物との混合物
（Si−SiC）とし、1000℃で加熱した場合におけ
る炭素ポテンシヤルの値は、バツフア物質にMo
−Mo2Cを用いて同じ加熱温度で加熱した場合の
値と比較すると、約2Kcal／molだけ高い値で制
御される。また、バツフア物質（ここではSi−
SiC）を800℃〜1050℃の温度範囲で加熱した場
合の各加熱温度における炭素ポテンシヤルの値
は、バツフア物質にMo−Mo2Cを用いて同じ温
度範囲で加熱した場合の各加熱温度における値と
くらべて、約2Kcal／molだけ高い値で制御され
得ることが判明した。 更に、バツフア物質にタングステン金属とタン
グステン炭化物との混合物（Ｗ−WC）を用いて
同じ温度範囲（800℃〜1050℃）で加熱すると、
各加熱温度における炭素ポテンシヤルの値は、バ
ツフア物質にSi−SiCを用いた場合とくらべて約
4Kcal／mol高い値で制御される。さらに、その
上、バツフア物質にＷ−WCを用いた場合に得ら
れる炭素ポテンシヤルの値よりも高い炭素ポテン
シヤルを制御しようとするときには、バツフア物
質としてMn、Fe、Ni、MgおよびCo等の金属と
炭化物との混合物を、また、バツフア物質にMo
−Mo2Cを用いて得られる炭素ポテンシヤルより
も低い値の炭素ポテンシヤルを制御するときは、
Ｙ、Ｕ、Nb、Zr、CrおよびTi等の金属と炭化物
との混合物を用いて加熱操作することにより、広
範囲にわたる任意の炭素ポテンシヤルを高精度で
制御し得る。 第１表に示した結果からも明らかなように、実
験に用いた試料中の炭素含有量は、バツフア物質
の加熱温度によつて増減し、また、バツフア物質
の種類を変えて加熱操作することによつても変化
し得る。この事実からもわかるように、本発明に
よつて、炭素ポテンシヤルを高精度および広範囲
にわたつて制御すれば、試料中の炭素含有量は精
度よく広範囲にわたり調節されることになる。更
に、従来技術と比較して、本発明では、バツフア
物質および試料加熱炉の加熱温度を調節すれば容
易に高精度で広範囲の炭素ポテンシヤルを制御で
きるという顕著な効果がある。
関する。詳しくは水素（H2）とメタン（CH4）
との混合ガス又は一酸化炭素（CO）と二酸化炭
素（CO2）との混合ガス循環系内の加熱炉に炭素
を含む試料および金属と炭化物との混合物（Ｍ−
MC；Ｍは金属を示す；以下“バツフア物質”と
称す。）を装荷して、該加熱炉を400℃〜2000℃の
温度範囲で加熱することにより試料と平衡する混
合ガス循環系の炭素ポテンシヤルを制御する方法
に関する。現在、液体金属冷却高速増殖炉用燃料
として、ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料ペ
レツトをステンレス鋼で被覆した燃料ピンが用い
られているが、この酸化物燃料に優る高速増殖炉
用燃料として、ウラン・プルトニウム混合炭化物
燃料の開発が進められている。しかし、混合酸化
物燃料にくらべて混合炭化物燃料の場合、照射挙
動およびその物性値などのデータが十分に集積さ
れていない。特に、燃料と被覆材との化学的相互
作用は燃料ピンの健全性を支配するが、この化学
的相互作用に影響する重要な因子は燃料と被覆材
の炭素ポテンシヤルである。また、核分裂によつ
て燃料中に生成した核分裂生成物の化学形および
その挙動は炭素ポテンシヤルに大きく影響され、
燃料と被覆材との機械的相互作用を支配する要因
となるので、炭素ポテンシヤルを制御することは
重要である。従来行われてきた炭素ポテンシヤル
の制御方法の一つには一定混合比の水素（H2）
とメタン（CH4）又は一酸化炭素（CO）と二酸
化炭素（CO2）との混合ガス気流中で試料を加熱
する方法かまたは、標準物質（一般に鉄（Fe）、
ニツケル（Ni）など）と試料および炭素とを互
いに接触させない状態で水素ガスとともに石英ア
ンプルに封入し、該石英アンプルを加熱炉に装荷
して加熱する方法かあるいは、水素（H2）とメ
タン（CH4）との混合ガス循環系内で試料を加熱
する方法か更には、水素（H2）とメタン（CH4）
との混合ガス循環系内で標準物質（鉄（Fe）と
炭素（Ｃ）との固溶体）と試料を互いに接触させ
ない状態で加熱することにより炭素ポテンシヤル
を制御する方法等がある。 しかしながら、以上述べたいずれの方法におい
ても問題がある。すなわち、雰囲気ガスとして水
素（H2）およびメタン（CH4）などの可燃性ガ
スが使用されるため、これらのガス気流中で長時
間加熱する場合、爆発の危険性がある。また、水
素（H2）とメタン（CH4）との混合ガスを長時
間循環させた場合には循環系内の加熱炉部材とし
て用いられるアルミナ（Al2O3）およびタングス
テン（Ｗ）製などの反応管、あるいは真空系のガ
スケツト材などからの脱メタン（CH4）ガスのた
めに、該循環系内のガス濃度が平衡に到達しなく
なり、したがつて、炭素ポテンシヤルを制御する
ことができなくなる。更には標準物質（鉄と炭素
との固溶体）の調製および水素ガス入り石英アン
プルの作成、あるいは標準物質と試料を接触させ
ない状態で加熱炉内に装荷するなど、非常に煩雑
で困難な操作が伴う。本発明は、従来技術におけ
る上記の欠点や煩雑な操作を除いた高精度で広範
囲にわたる炭素ポテンシヤルの制御方法の提供を
目的とする。すなわち本発明は水素（H2）とメ
タン（CH4）などの混合ガス循環系内の加熱炉に
試料およびバツフア物質を個別に装荷して400℃
〜2000℃の温度範囲で、それらの加熱炉を加熱す
ることにより試料と平衡する混合ガス循環系の炭
素ポテンシヤルを制御する方法であり、従来の炭
素ポテンシヤルの制御方法にくらべて煩雑な操作
を除いた高精度で広範囲にわたる炭素ポテンシヤ
ルの制御方法である。以下に本発明に係る炭素ポ
テンシヤルの制御方法の構成を述べる。 水素（H2）とメタン（CH4）又は一酸化炭素
（CO）と二酸化炭素（CO2）との混合ガス（該混
合ガスの比PCH4／P2H2又はP2CO／PCO2が
10-15〜106；ここでPxはＸ成分の分圧を示す。）
循環系（その循環流量は１分間に約100cm3〜2000
cm3。）内の二つの加熱炉に炭素を含む試料、例え
ば炭素を固溶した金属若しくは合金、非化学量論
的炭化物又は炭素を含む非化学量論的合金）およ
び試料に対して２倍以上の重量比からなる金属と
炭化物との混合物Ｍ−MC（Ｍは金属を示す；以
下バツフア物質と称す；その混合比は１対１であ
る。）を個別に装荷して400℃〜2000℃の温度範囲
で加熱を続ける。この間に当該ガス循環系の該混
合ガスとバツフア物質とは以下の反応式により平
衡に到達する。 水素（H2）とメタン（CH4）との混合ガスの
場合； Ｍ＋CH4MC＋2H2 ……(1) 一酸化炭素（CO）と二酸化炭素（CO2）との
混合ガスの場合； Ｍ＋2COMC＋CO2 ……(2) ここで、(1)および(2)式において金属と炭化物と
の混合物Ｍ−MCが共存する状態下では、一定温
度に加熱するとPCH4／P2H2の比、又はP2CO／
PCO2の比が定まる。当該ガス循環系のガス濃度
が平衡に到達したことを確定する方法としては、
当該ガス循環系内の混合ガスを少量採取して、ま
ず、循環系に水素（H2）とメタン（CH4）との
混合ガスを用いた場合は、該混合ガス中のメタン
（CH4）を、また、一酸化炭素（CO）と二酸化炭
素（CO2）との混合ガスの場合には、該混合ガス
中の二酸化炭素（CO2）をそれぞれガスクロマト
グラフ分析装置等により定量する手段が採用され
た。炭素ポテンシヤルの値は当該ガス循環系のガ
ス濃度が平衡に到達した状態において定量された
メタン（CH4）又は二酸化炭素（CO2）ガスの濃
度を次に示した(3)式に代入して計算した。 ここでは、水素（H2）とメタン（CH4）との
混合ガス系における炭素ポテンシヤルを次式によ
り定義するが、一酸化炭素（CO）と二酸化炭素
（CO2）との混合ガス系についても同様の式を導
くことができる。（ここでは省略） △GC＝RTlnαc＝△GT〓(4)＋RTlnPCH4／P2H2 ……(3) ここで、△GCは炭素ポテンシヤル（Kcal／
mol）；Ｒはガス定数（cal／mol）Ｔは絶対温度
（〓）；lnは自然対数；αcは炭素活量； △GT〓(4)は次式で定義される。 Ｃ＋2H2＝CH4 ……(4) △GT〓(4)＝−16520＋12.25TlogT−15.62T ここで、Ｔは絶対温度（〓）；logは常用対数。
当該ガス循環系のガス平衡に関しては特に、該ガ
ス循環系内の加熱炉にバツフア物質が装荷されて
いない状態で加熱を続けた場合には、該ガス循環
系のガス濃度が平衡に到達しないが、バツフア物
質が装荷された状態で加熱が続けられた場合にお
いては該ガス循環系のガス平衡は容易に得られ
る。この事実から、バツフア物質は当該ガス循環
系の炭素ポテンシヤルを制御する緩衡物質として
効果があることが明らかである。しかしながら、
たとえ当該ガス循環系内の加熱炉にバツフア物質
が装荷された状態でも、循環系に一酸化炭素
（CO）と二酸化炭素（CO2）との混合ガスを使用
して、その加熱温度が約1000℃以上においては、
特に、一酸化炭素（CO）ガスの分解による炭素
の析出が起るために、該ガス循環系のガス平衡が
得られなくなる。このため、当該ガス循環系に、
これらの混合ガスを使用して炭素ポテンシヤルを
制御する場合は、加熱温度を1000℃以下にして実
施することが好ましい。本発明を、次の実施例に
よつて更に詳しく説明する。 実施例 １〜７ 各実施例において、使用した試料はオーステナ
イトステンレス鋼管（SUS316）を厚さ約50μｍ
のターニング（切削片）に旋盤加工したものであ
る。該試料は洗浄（アセトン→硝酸とフツ酸との
混液→蒸溜水）してから約150℃の温度で２時間
乾燥したのち、約0.5ｇをアルミナ（Al2O3）製の
ルツボに装填した。また、バツフア物質にはMo
（純度99.7％）とMo2C（純度99.8％）およびSi（純
度99.5％）とSiC（純度99.8％）との２種類の金属
と炭化物との粉末（粒度325メツシユ以下）を使
用し、それぞれの金属と炭化物を原子比で１対１
に混合したのち、約5ton／cm2の圧力で圧粉体とし
た。次に、これらの圧粉体をそれぞれ約30メツシ
ユの粒度に粉砕しMo−Mo2CおよびSi−SiCから
なるバツフア物質として調製された。これらのバ
ツフア物質は、それぞれ約10ｇをアルミナ製ルツ
ボに装填した。試料およびバツフア物質が装填さ
れた、これらのアルミナ製ルツボは個別に、循環
系内の二つの加熱炉に白金線で吊して装荷したの
ち、循環系内を１×10-2mmHg以下に真空抜気し、
該循環系内には、水素（H2）とメタン（CH4）
との混合ガス（純水素中に約102ppmのメタン含
有）を約１気圧充填した。ついで、該充填ガス
は、循環ポンプにより循環系内を１分間に約800
cm3の流量で循環させ、この状態で試料およびバツ
フア物質が装荷されている加熱炉を加熱して、試
料の温度を1000℃に保持し、バツフア物質の温度
を800℃〜1050℃の温度範囲で50℃毎に各温度で
73〜96時間加熱を続けた。これらの各温度で試料
と平衡する水素（H2）とメタン（CH4）との混
合ガス循環系内の該混合ガスを少量採取して、ガ
スクロマトグラフ分析装置で分析し、メタン
（CH4）の濃度を定量した。以上の操作により得
られたメタン（CH4）の分析値を所定の計算式に
代入して求めた炭素ポテンシヤルおよび試料
（SUS316）の炭素分析による炭素含有量を第１
表に示す。 第１表に示す結果から明らかなように、炭素ポ
テンシヤルの値は、表中例７を除いて、実験値と
計算値とを比較すると最大で約0.4Kcal／molの
精度で制御される。実験による結果では、試料の
加熱温度を1000℃として、バツフア物質（ここで
はMo−Mo2C）を800℃〜1050℃の温度範囲で加
熱した場合の炭素ポテンシヤルの値は約2Kcal／
molの範囲内で制御される。また同じ温度範囲
（800℃〜1050℃）で、バツフア物質の加熱温度を
約50℃毎変えて加熱した場合の炭素ポテンシヤル
の値は約0.5Kcal／mol以内の精度で制御され、
更に、バツフア物質の加熱温度を約10℃毎変えて
加熱すれば、炭素ポテンシヤルの値は約
0.1Kcal／molの精度で制御し得る。 つぎに、第１表の例７に示すように、バツフア
物質をシリコン金属とシリコン炭化物との混合物
（Si−SiC）とし、1000℃で加熱した場合におけ
る炭素ポテンシヤルの値は、バツフア物質にMo
−Mo2Cを用いて同じ加熱温度で加熱した場合の
値と比較すると、約2Kcal／molだけ高い値で制
御される。また、バツフア物質（ここではSi−
SiC）を800℃〜1050℃の温度範囲で加熱した場
合の各加熱温度における炭素ポテンシヤルの値
は、バツフア物質にMo−Mo2Cを用いて同じ温
度範囲で加熱した場合の各加熱温度における値と
くらべて、約2Kcal／molだけ高い値で制御され
得ることが判明した。 更に、バツフア物質にタングステン金属とタン
グステン炭化物との混合物（Ｗ−WC）を用いて
同じ温度範囲（800℃〜1050℃）で加熱すると、
各加熱温度における炭素ポテンシヤルの値は、バ
ツフア物質にSi−SiCを用いた場合とくらべて約
4Kcal／mol高い値で制御される。さらに、その
上、バツフア物質にＷ−WCを用いた場合に得ら
れる炭素ポテンシヤルの値よりも高い炭素ポテン
シヤルを制御しようとするときには、バツフア物
質としてMn、Fe、Ni、MgおよびCo等の金属と
炭化物との混合物を、また、バツフア物質にMo
−Mo2Cを用いて得られる炭素ポテンシヤルより
も低い値の炭素ポテンシヤルを制御するときは、
Ｙ、Ｕ、Nb、Zr、CrおよびTi等の金属と炭化物
との混合物を用いて加熱操作することにより、広
範囲にわたる任意の炭素ポテンシヤルを高精度で
制御し得る。 第１表に示した結果からも明らかなように、実
験に用いた試料中の炭素含有量は、バツフア物質
の加熱温度によつて増減し、また、バツフア物質
の種類を変えて加熱操作することによつても変化
し得る。この事実からもわかるように、本発明に
よつて、炭素ポテンシヤルを高精度および広範囲
にわたつて制御すれば、試料中の炭素含有量は精
度よく広範囲にわたり調節されることになる。更
に、従来技術と比較して、本発明では、バツフア
物質および試料加熱炉の加熱温度を調節すれば容
易に高精度で広範囲の炭素ポテンシヤルを制御で
きるという顕著な効果がある。
【表】
＊＊ 炭素分析による。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素（H2）とメタン（CH4）との混合ガス
の循環系内又は一酸化炭素（CO）と二酸化炭素
（CO2）との混合ガスの循環系内に配設された二
つの加熱炉に、炭素を含む試料および金属と金属
炭化物との混合物から成るバツフア物質を個別に
装荷し、該加熱炉を400℃〜2000℃の温度範囲に
おける所定温度に加熱することにより該循環系を
平衡させ、平衡状態下での該循環系の混合ガス比
PCH4／P2H2又はP2CO／PCO2によつて試料と平
衡する該混合ガス循環系の炭素ポテンシヤルを制
御することを特徴とする炭素ポテンシヤルの制御
方法。 ２ 前記混合ガスの比PCH4／P2H2又はP2CO／
PCO2が10-15〜106（ここで、PxはＸ成分の分圧を
示す）である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記バツフア物質がMo、Si、Ｗ、Mn、Fe、
Co、Ni、Mg、Cr、Ｙ、Ｕ、Nb、Zr及びTiから
成る群から選択される金属と該金属の炭化物であ
る、特許請求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57027699A JPS58144792A (ja) | 1982-02-23 | 1982-02-23 | 炭素ポテンシヤルの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57027699A JPS58144792A (ja) | 1982-02-23 | 1982-02-23 | 炭素ポテンシヤルの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58144792A JPS58144792A (ja) | 1983-08-29 |
| JPH034485B2 true JPH034485B2 (ja) | 1991-01-23 |
Family
ID=12228223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57027699A Granted JPS58144792A (ja) | 1982-02-23 | 1982-02-23 | 炭素ポテンシヤルの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58144792A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5126394U (ja) * | 1974-08-16 | 1976-02-26 | ||
| CH628092A5 (de) * | 1978-03-21 | 1982-02-15 | Ipsen Ind Int Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur regelung des kohlenstoffpegels eines chemisch reagierenden gasgemisches. |
| JPS5713169A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-23 | Oriental Eng Kk | Method for controlling concentration of carbon in carburizing atmosphere |
-
1982
- 1982-02-23 JP JP57027699A patent/JPS58144792A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58144792A (ja) | 1983-08-29 |
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