JPH05504868A - 研究用原子炉容器を通ってシリコン単結晶を輸送するための輸送システム - 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】 研究用原子炉容器を通ってシリコン単結晶を輸送するための輸送システム 本発明は請求項１の前提部分に記載の輸送システムに関するものである。

上記輸送システムは例えば中性子照射によってシリコン単結晶に燐をドープする ための研究用原子炉で使用される。この場合、シリコン単結晶はコンテナの中に 収容され、このコンテナは原子炉容器の重水タンク内に垂直に配置されたチュー ブ（管）の内部をこのチューブに沿って輸送される。コンテナができるだけ均一 に照射されるようにするために、コンテナはチューブの軸線を中心として回転さ れる。例えば、コンテナに長い棒を固定し、この棒を回転させることによってコ ンテナをチューブ内に押し込むと同時にコンテナを回転させる。

また、この種の輸送システムは例えば生体反応炉（ＢＩａｒｅａｋｔｏｒｅｎ） や電気メツキ設備でも使用することができる。いずれの場合でも使用可能な空間 は極めて狭いため、これらの用途ではできるだけコンパクトな構造にする必要が ある。特に、これらの処理では攻撃的な坦境、例えば放射能や腐食性液体に曝さ れるため使用材料の選択に制約がある。従って、輸送システムはできるだけ簡単 で、保守し易く、しかも長寿命な構造であることが要求される。

原子炉内で半導体単結晶にドーピングをする場合には、ドーピングをできるだけ 均一かつ連続的に行う必要もある。従って、原子炉内を搬送される各コンテナを ほぼ均一に照射し、しかも高い搬送能力で送る必要もある。

本発明の目的は、上記種類の輸送システムを改良して、簡単な構造で高い搬送能 力が得られ、しかも、攻撃的環境下でも使用可能な輸送システムを提供すること にある。

この課題は請求項１の特徴部分に記載の手段で解決される。

本発明の輸送システムは３つのユニット、すなわち回転チューブ、ねじ付きスリ ーブ及び回転チューブとねじ付きスリーブの中で輸送されるコンテナからなる。

コンテナを中に回転不能に保持する回転チューブはコンテナの回転運動を受持ち 、一方、チューブの軸線沿いのコンテナの輸送はねじ付きスリーブが担当する。

ねじ付きスリーブの中のコンテナはすべり片によってねじ付きスリーブのねじ山 と係合しており、各コンテナ間の継手で回転チューブの回転運動が伝達されるの で、ねじ付きスリーブの中にねじ込まれる。各コンテナがねじ付きスリーブを通 過した後、コンテナは受領装置によって受領され、場合によっては転送される。

　この輸送システムでシリコン単結晶入りコンテナを原子炉の重水タンクに通し て輸送しようとするときは、重水タンクを通る通過チューブ内に回転チューブと ねじ付きスリーブを配置する。通過チューブの段差部に回転スリーブを回転不能 に配置することができるが、安全性の都合上、原子炉容器の底部から出る回転ス リーブ下側支えを使用したほうがよい。

上述の輸送システムは回転チューブ及びねじ付きスリーブに沿ったコンテナ列の 連続輸送を可能にする。それによって原子炉内でシリコン単結晶を照射する時に 、すべての結晶を連続的かつ均等に照射することが保証される。　その他の用途 ではチューブとコンテナが必ずしも一体材料でなくてもよい。例えば電気メッキ 浴に物品を通して輸送するには、メッキ液がコンテナの内部にも到達するように 、搬送システムの個々の部品を網状材料で形成することが必要である。またこの 物品が継手及び適当なすべり片を装備し、このすべり片が回転チューブの案内装 置に係合するようにした場合は、輸送される物品を回転チューブの中で直接案内 することが可能である。

本発明の上記以外の特徴は従属請求項に記載されている。以下、図面を用いて本 発明の詳細な説明する。

図１は本発明の輸送システムが配設された研究用原子炉の概念的な横断面図であ り、コンテナに収容されたシリコン単結晶はこの輸送システムによって研究用原 子炉の重水タンクに垂直に設けられたチューブに沿って輸送される。

図２は重水タンク区域での輸送システムの詳細図であり、図３は図２のＩＩＩ− ＩＩＩ線に沿った断面図であり、図４は図２のＩｖ−Ｉｖ線に沿った一部を破断 図で示した断面図であり、 図５は本発明で改良された輸送システム用コンテナの縦断面図であり、 図６は輸送システム用コンテナの上側または下側の平面図である。

重水タンク２は水を満たした原子炉容器１の底部区域に配設されている。重水タ ンク２の内部には重水があり、その中心部には原子炉の炉心３がある。通過チュ ーブ４は重水タンク２に対して液密な状態で重水タンク３を、重水タンク３の端 縁部に沿って、垂直に貫通している。通過チューブ４の中には上方から回転パイ プ５が挿入されている。通過チューブ４の下端にはネジ付きスリーブ６が設けら れている。回転バイブ５とネジ付きスリーブ６とは同軸であり、これらの外径は 通過チューブ４の内径にほぼ等しい。ネジ付きスリーブ６は通過チューブ４内で 回転しないように固定され、図４に示すように、通過チューブ４の底部フランジ ８で支持されている。通過チューブ４は原子炉容器の底部まで延びた支持構造体 で保持されている。回転パイプ５の上端は水面の直下にあり、回転パイプ５の上 端には案内ホッパー９が配置されている。案内ホッパーには原子炉容ンテナ１１ はこのベルトコンベヤ１０によって輸送され、案内ホッパー９を経て回転パイプ ５の中へ送り込まれる。

各コンテナ１１は上側に蓋１２を有する缶Ｃ円筒容器）である。

この蓋１２と底には図６に示すような平歯１３、すなわち、扇形の高部と低部と が交互に並んだ構造をしている。図１と図２に示すように、２つのコンテナが互 いに接触すると、両方の平歯が噛み合って、２つのコンテナ１１は互いに相対回 転しない状態に維持される。各コンテナの外周部、図示した例では各コンテナの 上側部分には複数個、この場合には６個の突起１４が形成されている。これらの 突起１４は回転パイプ５の対応する案内溝１５と係合する。この案内溝１５は回 転バイブ５中に縦方向に延びたネジ山であり、突起１４はこのネジ山に沿ってコ ンテナの外周部に分布している。このネジ山のピッチはネジ付きスリーブ６の内 面に形成されたネジ溝１６と同じピッチである。

原子炉容器１の上縁には回転パイプ５を回転させるためる回転駆動装置１７が設 けられている。回転パイプ５はこの回転駆動装置１７によってその軸線を中心と して連続的に回転される。回転駆動装Ｗ１７からは回転パイプ５と平行にスイッ チ棒（ｓｃｈａ　Ｉｔｓｔａｎｇｅ）　１８がネジ付きスリーブ６の下側に配置 された取り出し用レボルバ装！（ＬＩｂｅｒｇｓｂｅｋａｒｕｓｓｅｌｌ）　１ ９の所まで延びている。スイッチ棒１８の回転パイプ５とは反対の側には案内チ ューブ２０が設けられている。把持装置２１はこの案内チューブ２０の内部をロ ーブ２２によって移動される。案内チューブ２０は原子炉容器内の支持プラット ホーム２３の区域で終わっている。

上記の輸送システムの機能は以下の通りである。

複数個のコンテナがベルトコンベヤＩＯによって搬送ホッパー９の中へ送り込ま れる。回転バイブ５の中へ送り込まれる全てのコンテナは同じ方向に回転される ように供給する。各コンテナが案内溝１５に沿って回転バイブ５の中を降下する 際に、コンテナはその前方にある水を回転バイブ５とコンテナの外側表面との間 のギャップを介して押し除けなければならないためコンテナの移動は制動される 。今、図１、図２に示すように通過チューブ４の原子炉容器区域に５個のコンテ ナ１１があり、その内の１個はネジ付きスリーブ６の中まで降下しているとする 。このコンテナの突起Ｉ４はネジ溝１６と既に係合しているので、回転バイブ５ が回転すると、突起１４と案内溝１５とが係合しているので、回転バイブ５内の コンテナ１１が駆動され、平歯１３を介して回転運動が伝達され、その結果、ネ ジ付きスリーブ６内のコンテナ１１はネジ付きスリーブ６からネジ作用で押し出 される。それと同時に、その上方のコンテナは自重で降下してくる。

ネジ付きスリーブ６からネジ作用で押し出された最下位のコンテナ１１は取り出 し用レボルバ装置１９によって受け取られ、スイッチ棒によって案内チューブ２ ０の下側まで移送され、そこで把持装置２１によって把持され、支持プラットホ ーム２３上へ引き揚げられ、そこに降ろされる。この位置でコンテナを内容物、 この場合にはシリコン単結晶と共に約３日間冷却することができる。

ネジ付きスリーブ６中にある一つのコンテナがネジ付きスリーブから出ると、そ の上にあるコンテナの突起１４がネジ溝１６と直ちに係合し、このコンテナもネ ジ付きスリーブからネジ作用で押し出される。このようにして全てのコンテナが 重水タンクを通って連続的に輸送され、しかも、コンテナは均等に回転される。

高さ約２．５メートルの重水タンクを通るコンテナの輸送時間は約３時間でなけ ればならないので、回転バイブ５の回転数とネジ溝１６のピッチをこれに対応し て決定する。ネジはセルフロッキング式に設計されているので、回転バイブ５の 回転による強制送り運動が与えられない場合には、コンテナ１１は一定の位置に 停止している。作業の収量時には、減速材、例えば黒鉛煙又はべＩＪ　ＩＪウム を収容したコンテナ１１で回転バイブ５を満たして、通過チューブ４の中に少量 の軽水しか入り込まないようにする。

円筒形コンテナ１１の中には長さ５０センチメートル、直径約１５センチメート ルの円筒形シリコン単結晶が収容してコンテナ内を一杯に充填する。しかし、半 径が小さいシリコン単結晶やその他の材料を収容することもできる。その場合に は、図５に示すように、小さなシリコン単結晶を収容した挿入物２４をコンテナ １１の中に挿入することができる。

上記コンテナの全ての部材は重水タンクを通過する際に照射された後に急速に再 冷却できる材料で作られる。この材料としてはアルミニウムが好適である。ベリ リュウムも可能であるが、べＩＪ　ＩＪウム微粉末は中毒作用があるので例外的 な場合にだけ使用すべきである。

上記の輸送システムの全ての部品、特に重水タンク内で放射線に曝される部品は 単一の材料、好ましくはアルミニウムで作ることができる。その場合、すべり支 承面は硬質陽極酸化しなければならない。本発明の輸送システムでは、原子炉運 転中に摩耗部品、特に回転バイブおよびネジ付きスリーブの取付けが可能である ので、これら部品を交換することもできる。

上記の輸送システムは種々変更することができる。例えば、ネジ付きスリーブの 長さをコンテナの長さより長くすることもできる。また、案内容器に多条ネジ溝 の代わりに１条のねじを設けてもよい。この場合には突起１４を螺旋状でなくコ ンテナの周囲の円に沿って全て等しい高さにすることもできる。

また、コンテナからコンテナへの回転伝達を自動的に拘束するのではなく、強制 拘束で行うこともできる。

上記実施例ではネジ付きスリーブの内面に螺条を設け、この螺条と係合する対向 片をコンテナに設けたが、コンテナに雄ネジを形成し、ネジ付きスリーブに対応 するすべり片を形成することももちろん可能である。その場合には同様に回転パ イプ内の案内装置もそれに応じて逆に構成する。

ｉＣＪｌ 要約書 はぼ垂直に配設されたバイブ（５，６）の中をバイブに沿ってコンテナ（１１） または物品をバイブの軸線を中心として回転しながら輸送するための輸送システ ム。

狭い空間に設置可能な簡単な構造にするためにバイブを垂直な回転バイブ（５） とし、回転バイブ（５）の輸送区間の末端にネジ付きスリーブ（６）を回転しな いよう固定する。回転バイブ（５）の内部には縦方向に延びた案内＊（１５）を 形成し、この案内溝（１５）にコンテナの突起（１４）を係合させる。この突起 （１４）はネジ行きスリーブ（６）のネジ溝（１６）とも係合する。コンテナ（ １１）の上側および下側には継手、例えば平歯（１３）が設けである。これらの 継手は互いにに隣接するコンテナ（１１）列の輸送時にコンテナに回転運動を伝 達するが、バイブの軸線方向にコンテナ（１１）を互いに分離することができる 。回転バイブ（５）が回転すると、少なくとも１個のコンテナ（ＩＩ）ネジ付き スリーブ（６）からネジ作用で押し出される。

この輸送システムはコンテナ（１１）に収容したシリコン単結晶を研究用原子炉 の重水タンク（２）を通って輸送して中性子照射でシリコン単結晶をドーピング するに特に適している。

図１ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）”ｔｔ　４　’ｆ”　６　Ａ　 ２２　Ｂ　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ほぼ垂直に配設されたパイプの中で、パイプの軸線を中心としてコンテナを 回転させながら、パイプに沿ってコンテナを輸送するための、特に半導体単結晶 をドーピングするために単結晶を収容したコンテナを原子炉容器を通って輸送す るための輸送システムにおいて、 パイプ（５）がパイプの軸線を中心として回転可能な回転パイプ５であり、この パイプ（５）とコンテナ（１１）との間には案内手段（１４，１５）が設けられ ており、回転パイプ（５）の輸送区間の末端には両側が開放されたスリーブ（６ ）が直接接続されており、このスリーブ（６）はコンテナ（１１）が回転パイプ （５）に沿って輸送された際にコンテナ（１１）を回転パイプ（５）に対して回 転しないようにするために、それとは連結されていない状態で回転パイプ（５） と同軸に固定して保持されており、コンテナ（１１）はスリーブ（６）とコンテ ナ（１１）との間に設けられたネジ装置（１４，１５）によってスリーブ（６） に沿って輸送され、コンテナ（１１）の上側および下側には継手（１３）が設け られており、この継手（１３）は互いに隣接した２つのコンテナ（１１）列を輸 送する際にはこの継手が先行および後続のコンテナの継手と係合してコンテナか らコンテナヘの回転運動を伝達し、しかも、パイプの軸線方向へコンテナ相互を 分離することもできるようになっていることを特徴とする輸送システム。 ２．パイプ（５）の内面にパイプの縦方向に延びた案内溝（１５）が形成され、 この案内溝（１５）にはコンテナ（１１）に設けたすべり片（１４）が係合し、 スリーブ（６）は内面に少なくとも１本の螺条（１６）を有するネジ付きスリー ブ（６）であり、コンテナ（１１）のすべり片（１４）がこの螺条（１６）と係 合している請求項１に記載の輸送システム。 ３．回転パイプ（５）の案内溝（１５）とスリーブ（６）の螺条（１６）とが条 溝であり、コンテナ（１１）のすべり片（１４）が条溝（１５，１６）と係合す る突起（１４）である請求項２に記載の輸送システム。 ４．コンテナ（１１）の継手（１３）が交互に配置された扇形状の高部および底 部よりなる平歯である請求項１〜３のいずれか一項に記載の輸送システム。 ５．スリーブ（６）の底部のみが支持（７，８）されている請求項１〜４のいず れか一項に記載の輸送システム。 ６．回転パイプ（５）およびスリーブ（６）が原子炉の重水タンク（２）を貫通 したチューブ（４）の内部に配設されている請求項１〜５のいずれか一項に記載 の輸送システム。 ７．ネジ付きスリーブ（６）かち出たコンテナを受け且つ移送する装置（１９） がスリーブ（６）の後に設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の輸 送システム。