JPH10319176A - 中性子吸収合金 - Google Patents
中性子吸収合金Info
- Publication number
- JPH10319176A JPH10319176A JP9148705A JP14870597A JPH10319176A JP H10319176 A JPH10319176 A JP H10319176A JP 9148705 A JP9148705 A JP 9148705A JP 14870597 A JP14870597 A JP 14870597A JP H10319176 A JPH10319176 A JP H10319176A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- neutron
- neutron absorbing
- corrosion resistance
- gadolinium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
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- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた中性子吸収能力を有し、かつ比強度、
耐食性および加工性に優れた中性子吸収材を簡便かつ安
価に製造する。 【解決手段】 チタンを母材として、２〜４０重量％の
ハフニウムと２〜４０重量％のガドリニウムとを、これ
らハフニウムとガドリニウムの合計が合金全体の４〜５
０重量％となる範囲で夫々添加したことを特徴としてい
る。
耐食性および加工性に優れた中性子吸収材を簡便かつ安
価に製造する。 【解決手段】 チタンを母材として、２〜４０重量％の
ハフニウムと２〜４０重量％のガドリニウムとを、これ
らハフニウムとガドリニウムの合計が合金全体の４〜５
０重量％となる範囲で夫々添加したことを特徴としてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば原子燃料加
工工場、再処理工場、発電所等の燃料貯蔵設備、燃料輸
送容器等に用いて好適な中性子吸収合金に関するもので
ある。
工工場、再処理工場、発電所等の燃料貯蔵設備、燃料輸
送容器等に用いて好適な中性子吸収合金に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】使用済燃料を取り扱う施設の設備には、
使用済燃料の中性子を吸収するために、ステンレス鋼に
ボロンを１重量％程度添加したボロン入りステンレス鋼
やアルミとＢ4 Ｃの複合材であるボラールが用いられて
いる。
使用済燃料の中性子を吸収するために、ステンレス鋼に
ボロンを１重量％程度添加したボロン入りステンレス鋼
やアルミとＢ4 Ｃの複合材であるボラールが用いられて
いる。
【０００３】上記ボロン入りステンレス鋼では、ボロン
の含有率を上げるほど中性子吸収能力が高まるが、この
ボロン含有率が１重量％を越えるとステンレス鋼の延性
や靱性が大幅に低下する。具体的には製造時の熱間圧延
でクラックが生じ易く、また加工が著しく困難であるこ
とから歩留りが悪く、その結果、価格が高くなるという
問題がある。
の含有率を上げるほど中性子吸収能力が高まるが、この
ボロン含有率が１重量％を越えるとステンレス鋼の延性
や靱性が大幅に低下する。具体的には製造時の熱間圧延
でクラックが生じ易く、また加工が著しく困難であるこ
とから歩留りが悪く、その結果、価格が高くなるという
問題がある。
【０００４】また、このボロン含有率を高めたステンレ
ス鋼は、上記の如く延性や靱性が小さいことから衝撃に
弱く、構造材として不適当であり、さらにボロン濃度が
上がると耐食性が悪くなり、水中での使用が困難になる
という問題を有している。
ス鋼は、上記の如く延性や靱性が小さいことから衝撃に
弱く、構造材として不適当であり、さらにボロン濃度が
上がると耐食性が悪くなり、水中での使用が困難になる
という問題を有している。
【０００５】一方、前記ボラールは中性子吸収能力に優
れているが、粉末焼結体として用いるため、部材として
曲げなどの加工ができず、また強度や延性に劣るため構
造材として不適当であり、さらに耐食性にも劣ってい
る。
れているが、粉末焼結体として用いるため、部材として
曲げなどの加工ができず、また強度や延性に劣るため構
造材として不適当であり、さらに耐食性にも劣ってい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、中性子吸収
特性のすぐれた物質はＲｈ、Ｉｎ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｓｍ、
Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｃｄ、Ｈｇ及びＢであるが、
このうちＣｄ、Ｈｇは人体への毒性が強いこと、Ｒｈ、
Ｉｒは貴金属で価格が高いこと等の理由で中性子吸収材
への使用は適さない。また、その他の元素でも大量に産
出しないか、或いは価格が高い等の理由で実用に供せな
いものもあり、中性子吸収材に適した材料はＨｆ、Ｓ
ｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ及びＢのみである。このうち、Ｇ
ｄは熱エネルギー群の中性子を極めて良く吸収するが、
高速エネルギーの中性子の吸収は極めて小さい。またＨ
ｆはこの逆である。そこで、この２種類を複合的に使用
することにより、極めて優れた中性子吸収能力を持つ合
金を製造することが可能となる。
特性のすぐれた物質はＲｈ、Ｉｎ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｓｍ、
Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｃｄ、Ｈｇ及びＢであるが、
このうちＣｄ、Ｈｇは人体への毒性が強いこと、Ｒｈ、
Ｉｒは貴金属で価格が高いこと等の理由で中性子吸収材
への使用は適さない。また、その他の元素でも大量に産
出しないか、或いは価格が高い等の理由で実用に供せな
いものもあり、中性子吸収材に適した材料はＨｆ、Ｓ
ｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ及びＢのみである。このうち、Ｇ
ｄは熱エネルギー群の中性子を極めて良く吸収するが、
高速エネルギーの中性子の吸収は極めて小さい。またＨ
ｆはこの逆である。そこで、この２種類を複合的に使用
することにより、極めて優れた中性子吸収能力を持つ合
金を製造することが可能となる。
【０００７】しかしながら、これらＧｄ及びＨｆをステ
ンレス鋼に含有させると、ステンレス鋼中のＮｉと結合
して低融点の金属間加工物を作り、ステンレス鋼の加工
性および耐食性が著しく悪化する。
ンレス鋼に含有させると、ステンレス鋼中のＮｉと結合
して低融点の金属間加工物を作り、ステンレス鋼の加工
性および耐食性が著しく悪化する。
【０００８】本発明は叙上の如き実状に対処し、所要量
のＨｆとＧｄとを夫々チタンに含有させることにより、
優れた中性子吸収能力を備えると共に機械加工も容易で
構造材に適し、かつ耐食性に優れた中性子吸収材を簡便
かつ安価に得ることを目的とするものである。
のＨｆとＧｄとを夫々チタンに含有させることにより、
優れた中性子吸収能力を備えると共に機械加工も容易で
構造材に適し、かつ耐食性に優れた中性子吸収材を簡便
かつ安価に得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的に適
合する本発明の中性子吸収合金の特徴は、チタンを母材
として、２〜４０重量％のハフニウム（Ｈｆ）と２〜４
０重量％のガドリニウム（Ｇｄ）とを、これらハフニウ
ムとガドリニウムの合計が合金全体の４〜５０重量％と
なる範囲で夫々添加せしめたところにある。
合する本発明の中性子吸収合金の特徴は、チタンを母材
として、２〜４０重量％のハフニウム（Ｈｆ）と２〜４
０重量％のガドリニウム（Ｇｄ）とを、これらハフニウ
ムとガドリニウムの合計が合金全体の４〜５０重量％と
なる範囲で夫々添加せしめたところにある。
【００１０】
【作用】上記本発明の中性子吸収合金においては、母材
となるチタンが比強度、耐食性及び加工性に優れると共
に、ＨｆおよびＧｄとの間に有害な金属間化合物を生成
せず、これらＨｆ及びＧｄを多量に含有しうることか
ら、従来より優れた中性子吸収能力を備え、かつ比強
度、耐食性及び加工性に優れた中性子吸収材を通常の熱
間加工や冷間加工などにより簡便かつ安価に製造するこ
とが可能である。
となるチタンが比強度、耐食性及び加工性に優れると共
に、ＨｆおよびＧｄとの間に有害な金属間化合物を生成
せず、これらＨｆ及びＧｄを多量に含有しうることか
ら、従来より優れた中性子吸収能力を備え、かつ比強
度、耐食性及び加工性に優れた中性子吸収材を通常の熱
間加工や冷間加工などにより簡便かつ安価に製造するこ
とが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下さらに本発明の実施の形態を
説明する。
説明する。
【００１２】純チタンに対しハフニウム（Ｈｆ）および
ガドリニウム（Ｇｄ）の含有量を種々変化させたチタン
合金を夫々溶製して、各合金ごとに熱間圧延及び熱処理
により厚さ５ｍｍの板材を製造し、これら板材の中性子
吸収能力、加工性、耐食性及び比強度について各々調査
した。その結果を下記表１に示す。なお、同表において
は、従来の１％ボロン含有ステンレス鋼を基準として、
これに比較し特に優れるものを◎、優れるものを○、同
等を△、劣るを×とした。 （以下余白）
ガドリニウム（Ｇｄ）の含有量を種々変化させたチタン
合金を夫々溶製して、各合金ごとに熱間圧延及び熱処理
により厚さ５ｍｍの板材を製造し、これら板材の中性子
吸収能力、加工性、耐食性及び比強度について各々調査
した。その結果を下記表１に示す。なお、同表において
は、従来の１％ボロン含有ステンレス鋼を基準として、
これに比較し特に優れるものを◎、優れるものを○、同
等を△、劣るを×とした。 （以下余白）
【００１３】
【表１】
【００１４】表中の中性子吸収能力は熱〜高速中性子領
域での吸収能力、加工性は熱間加工時の割れの程度、耐
食性は高温ホウ酸水中での腐食量、比強度は常温条件で
の強度を夫々従来の１％ボロン含有ステンレス鋼と比較
した結果である。
域での吸収能力、加工性は熱間加工時の割れの程度、耐
食性は高温ホウ酸水中での腐食量、比強度は常温条件で
の強度を夫々従来の１％ボロン含有ステンレス鋼と比較
した結果である。
【００１５】本発明の各実施例によれば、従来の１％ボ
ロン含有ステンレス鋼に比較して、優れた中性子吸収能
力、加工性、耐食性及び比強度を備えた中性子吸収材用
チタン合金が得られることがわかる。
ロン含有ステンレス鋼に比較して、優れた中性子吸収能
力、加工性、耐食性及び比強度を備えた中性子吸収材用
チタン合金が得られることがわかる。
【００１６】なお、Ｈｆが２〜４０重量％、Ｇｄが２〜
４０重量％とするのは、これらＨｆおよびＧｄが各々２
重量％未満では表に示すように中性子吸収能力が不充分
となり、４０重量％を越えると逆に加工性と耐食性が悪
化するとの理由による。また、上記ＨｆとＧｄの合計に
ついても同様であり、これらの合計が４重量％未満では
中性子吸収能力が不充分となり、５０重量％を越えると
加工性と耐食性が悪化する。
４０重量％とするのは、これらＨｆおよびＧｄが各々２
重量％未満では表に示すように中性子吸収能力が不充分
となり、４０重量％を越えると逆に加工性と耐食性が悪
化するとの理由による。また、上記ＨｆとＧｄの合計に
ついても同様であり、これらの合計が４重量％未満では
中性子吸収能力が不充分となり、５０重量％を越えると
加工性と耐食性が悪化する。
【００１７】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明の中性子吸収合金においては板材などへの加
工が一般の熱間加工や冷間加工で簡便に行えると共に、
使用形態もこの板材を曲げ加工しそのまま構造材として
用いたり、薄板状にして例えばステンレス鋼の表面に貼
り複合材として用いることも可能である。また、母材と
してのチタンは、特にその純度を規定するものではない
が、少なくとも工業用純チタンと同等の純度が望まし
い。また、用途に応じてチタン合金を用いることも可能
である。
が、本発明の中性子吸収合金においては板材などへの加
工が一般の熱間加工や冷間加工で簡便に行えると共に、
使用形態もこの板材を曲げ加工しそのまま構造材として
用いたり、薄板状にして例えばステンレス鋼の表面に貼
り複合材として用いることも可能である。また、母材と
してのチタンは、特にその純度を規定するものではない
が、少なくとも工業用純チタンと同等の純度が望まし
い。また、用途に応じてチタン合金を用いることも可能
である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の中性子吸
収合金は、チタンまたはその合金を母材として、２〜４
０重量％のハフニウムとガドリニウムとを、これらの合
計が４〜５０重量％となる範囲で夫々添加せしめたもの
であり、上記チタンが比強度や耐食性および加工性に優
れると共にハフニウムやガドリニウムとの間に有害な金
属間化合物を生成せず、これらハフニウムおよびガドリ
ニウムを多量に含有しうることから、従来よりも優れた
中性子吸収能力を有し、かつ比強度、耐食性および加工
性に優れた中性子吸収材を、特殊な製造方法によらず簡
便かつ安価に製造せしめるとの顕著な効果を奏するもの
である。
収合金は、チタンまたはその合金を母材として、２〜４
０重量％のハフニウムとガドリニウムとを、これらの合
計が４〜５０重量％となる範囲で夫々添加せしめたもの
であり、上記チタンが比強度や耐食性および加工性に優
れると共にハフニウムやガドリニウムとの間に有害な金
属間化合物を生成せず、これらハフニウムおよびガドリ
ニウムを多量に含有しうることから、従来よりも優れた
中性子吸収能力を有し、かつ比強度、耐食性および加工
性に優れた中性子吸収材を、特殊な製造方法によらず簡
便かつ安価に製造せしめるとの顕著な効果を奏するもの
である。
Claims (1)
- 【請求項１】 チタンを母材として、２〜４０重量％の
ハフニウムと２〜４０重量％のガドリニウムとを、これ
らハフニウムとガドリニウムの合計が合金全体の４〜５
０重量％となる範囲で夫々添加せしめたことを特徴とす
る中性子吸収合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09148705A JP3128620B2 (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 中性子吸収合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09148705A JP3128620B2 (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 中性子吸収合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10319176A true JPH10319176A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3128620B2 JP3128620B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=15458761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09148705A Expired - Fee Related JP3128620B2 (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 中性子吸収合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3128620B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2483132C2 (ru) * | 2011-04-21 | 2013-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "МетИнвест" | Сплав для поглощения тепловых нейтронов на основе титана |
| CN115011839A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-06 | 上海大学 | 一种核屏蔽用钛钆合金材料、其制备方法及其应用 |
| WO2024019408A1 (ko) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | 한국원자력연구원 | 우수한 중성자흡수능과 인장특성을 갖는 티타늄-가돌리늄계 합금의 합금조성 및 이를 통해 제조한 중성자흡수 구조재 |
-
1997
- 1997-05-21 JP JP09148705A patent/JP3128620B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2483132C2 (ru) * | 2011-04-21 | 2013-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "МетИнвест" | Сплав для поглощения тепловых нейтронов на основе титана |
| CN115011839A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-06 | 上海大学 | 一种核屏蔽用钛钆合金材料、其制备方法及其应用 |
| WO2024019408A1 (ko) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | 한국원자력연구원 | 우수한 중성자흡수능과 인장특성을 갖는 티타늄-가돌리늄계 합금의 합금조성 및 이를 통해 제조한 중성자흡수 구조재 |
| JP2025526329A (ja) * | 2022-07-19 | 2025-08-13 | コリア アトミック エナジー リサーチ インスティテュート | 優れた中性子吸収能と引張特性を有するチタン－ガドリニウム系合金の合金組成およびこれを用いて製造した中性子吸収構造材 |
| EP4510150A4 (en) * | 2022-07-19 | 2026-04-01 | Korea Atomic Energy Res | Titanium-gadolinium alloy composition having excellent neutron absorption capacity and excellent tensile properties, and neutron-absorbing structural material manufactured using this composition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3128620B2 (ja) | 2001-01-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000926 |
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