JPS60215732A - 核融合装置に適した構造用Ａｌ合金 - 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】 本発明は、核融合試験装置、特にその真空容器に適した
構造用ＡＪ２合金に関するものである。

核融合反応炉は、軽水炉等の原子ｈエネルギーに次ぎ次
世代のエネルギー創出の手段として鋭意研究が行なわれ
ている。

この′核融合反応（２Ｈ＋”　Ｈ＝４　）１ｅ　＋ｎ等
の核融合反応で地上に太陽の状態を創造）を実現するに
は、まず臨界条件（温度約１億度Ｃ、プラズマ密度約３
０億個／α３、エネルギー閉じ込め時間約１秒）を作り
出さなければならない。世界は今、この条件の実現に向
って衆知を傾注している。

このような核融合炉の一つに、トカマク方式の炉がある
が、これは巨大なドーナツ状をしており真空容器の内部
に発生させる超高温プラズマを、周囲に設けられた巨大
な磁石（ホロイダルマグネット、トロイダルマグネット
）により、その磁力の力で閉じ込め宙に浮かして保持す
るようにしたものである。

ここに使用される真空容器には、従来インコネル（Ｎｉ
　−Ｃｒ−Ｆｅ系合金：ｌＮＣ０社の商標以下同様）、
ステンレス（Ｓ　Ｕ　Ｓ　３０４，３１６）等が使用さ
れている。

しかしながら、これらは高速中性子の照射により長寿命
の誘導放射能を生ずる様な成分元素（例えばＮｉ、Ｇｏ
、Ｍｎ、Ｆｅ）を含んでいる。従って、インコネル、ス
テンレスを真空容器に使用した場合、Ｄ−Ｔ　（’２　
Ｈ−３８）核融合反送により生ずる中性子によってこれ
らの成分が放射化してγ線が発生する。

結果として、その装置への研究者や作業者の接近が困難
となる。ロボットにより遠隔操作する方法もあるが、多
額の開発費と長期の研究期間を要する。そこで低放射化
材料であるＡ（合金材が注目され、一部溶接性のよイＪ
　ｒｓ５０５２ｕ　（Ａｆ−２，２〜２，８ｖｔ％ＭＱ
　−０，１５〜０．３５ｗｔ％ｃｒ合金）が使用された
実績がある。

しかし従来使用されたＡ（合金材にしても、多くの改善
を必要とする。即ち微量放射化成分の除去、材料強度の
上昇、溶接性の改善、電気抵抗特性等である。

真空容器の設計上、Ａぶ合金材に要求される特性として
は、次のとおりである。

（１）大型構造物であるため、材料の強度が所定以上あ
ること。

（例、引張強さ２８８ｇ／１ｕｒｎ２以上、耐力１２Ｋ
ｇ／′＃ＩＩ＋２以上を目標とする。） （２）厚板（板厚３０〜５Ｏ，）を曲げ加工して、構造
物とするため、材料の伸びが所定以上であること。

（例、１３％以上を目標とづる。） （３）材料の電気抵抗が大きいこと。

（例、５μΩ・ｃｍ以上を目標とする。）（４）各板を
溶接により接合しで構造物とするため、溶接性が良好な
こと。

等である。

尚真空容器用材料の電気抵抗を人さくする主な理由は、
真空容器の内部に、ブラズン電流を外部（ホロイダルマ
グネット）からの誘導で励起するため真空容器の一周抵
抗値を所定値（例えば０．１ｍΩ）以上とする必要があ
るためである。

従来、前記のニーズのすべてを満足する／’１合金材料
は存在しなかった。

本発明者等は、これらの要求を満足する１２合金材料に
ついて鋭意研究の結果、本発明を完成したものである。

即ち、本発明は、ｓ１４．０〜ｉｏｗｔ％（以下ｗｔ％
は単ニ％ト略記ｔル）、Ｍｇ０．１〜１．６％、−Ｃｕ
１．１〜３．５％と、更に、Ｖ　Ｏ，０５〜０．３％、
Ｃｒ０．０５〜０．３％の範囲内でいずれが１種又は２
種を含み、残部不可避的不純物及び八（からなる核融合
装置用／ｌ’合金である。

本発明をこのように構成することにより、すぐれた機械
的性能と溶接性及び電気抵抗特性を兼ね備えたアルミニ
ウム合金材を得ることができる。

次に本発明合金の合金添加元素の意義と限定理由につい
て述べる。本発明合金における主添加元素Ｓｉ、ｆＶｌ
ｏ、Ｃｕは、相互に関連して強度と電気抵抗特性等に影
響する。

Ｓｉは、材料の強度と電気抵抗を増大させるためのもの
で、４．０〜１０％添加する。Ｍｇ、Ｃｕが下記所定量
の場合、３ｉが４．０％未満ではこれらが不足し、又１
０％を越えると伸びが不足し、初晶Ｓｉの出現により、
圧延加工性が悪くなる。

Ｍｇは、材料の強度の向上をはかり、電気抵抗を大きく
するためのらので、０．１〜１．６％添加する。３ｉ　
、　Ｃｕが所定量の場合、Ｍｇが０．１％未満では、強
度が不足し、電気抵抗が小さくなる。

又１．６％を越えると伸びが不足する。

Ｃｕは、材料の強度と電気抵抗を大ぎくするためのもの
で、１．７・〜３．５％添加リ−る。すｉ、ｌｖｌｇが
所定量の場合、Ｃｕが１．７％未満では、これらの特性
が不足し、３，５％を越えると伸びが不足する。

■又は／及びＣｒは、母材及び溶接部の結晶粒を微細に
して、強度の向上をはかるもので、各々０．０５〜０．
３％の範囲内で１種又は２種を添加する。０．０５％未
満では母材及び溶接部の結晶粒が粗くなり、好ましくな
い。又０．３％を越えると初晶巨大金属間化合物が生じ
やずく、伸びが不足する。

尚、Ａ（中に含まれる普通の不可避的不純物（Ｆｅ　、
Ｍｎ　、Ｚｎ　、Ｔｉ　、Ｚｒ等）は、特に限定される
ものではないが、Ｆｅ　、Ｍｎは放射化の点から極力お
さえることが望ましい。

又本発明合金、主として板材は、普通の方法で鋳塊を作
り、熱間圧延、冷間圧延、必要に応じて焼鈍して作るこ
とが出来る。これらの板は１ｍ終的には、溶体化処理、
焼入、常温時効（Ｔ４の状態）して使用される。

このようにして作られた根は、すぐれた機械的性能（引
張強さ、耐力、伸び）と溶接性を有し、又電気抵抗も５
μΩ・１以上のものが得られる。

なお、本発明合金は、核融合装置用として、主として板
材で用いられるが、板にかぎるものではなく、押出形材
、棒、管のごとき構造材としても用いることかできる。

以下本発明の詳細について、実施例に基づいて説明する
。

実施例 第１表に示すへ１合金を鋳造し、６０ｍ（厚さ）ｘ　１
８０ａｗ＋　（巾）　Ｘ　１８０ＪＩｌｌ＋　（長さ）
の鋳塊を得た。

Ａλ地金は９９．７％Ａ（を使用した。

これを５２０℃で２４時間均熱処理した後、両面を面側
（片面３＃ＩＩＩＩ）シ、５００℃に加熱後、厚さ３．
５銅まで熱間圧延した。次いでこの板を３１０℃で２時
間焼鈍後、厚さ２．０ａｔｉまで冷間圧延した。

最後にこの冷延板を５２５℃で１時間溶体化処理後、常
温水に水焼入した。

この板を室温で４日以上常温時効させたのち、引張試験
、電気抵抗試験に供した。これらの結果を第１表に併記
した。

溶接試験については、上記厚さ　３．５１１ＩＩ１１の
熱間圧延板を上記と同一条件で溶体化、焼入、常温時効
を行なったものを使用した。その結果を第１表に記した
。

尚これらの試験方法は、以下の如くである。

ａ）引張試験：板幅方向（Ｌ　Ｔｈ向）に試験片を採取
して試験した。

ｂ）電気抵抗測定：板の長手方向（Ｌ方向）に試験片を
採取して試験した。

Ｃ）溶接性試験：厚さ３．５１１１１ｉ％長さ３００１
１１１１１板についてＭｉｇ溶接により、つき合せ 溶接した。溶接部長さ３ｏｏｍに ついで、ビード部のクラックの 有無を目視により観察し、判定 した。なお、本発明合金、比較 合金について、溶加材はＪ−Ｉ　５ ４０４３　（Ａ　、ｅ−４，５〜６．０％Ｓｉ合金）溶
接線を使用した。

又、比較のため、市販の従来合金Ｊ　Ｉ　Ｓ　５０５２
−ＨＩ３板（厚さ２．０１１１１．及び３．５ａｍ）に
ついても、前記と同一の試験条件（但し溶接試験におい
ては、溶加材として、Ｊ　Ｉ　８５３５６　（Ａ　ｆ　
−４，５〜５．５％ＭＱ　−０，０５〜０．２０％Ｍｎ
　−０，０５〜０．２０％Ｃｒ−０．０６〜０．２０％
Ｔ１合金）溶接線を使用〕で試験を行ない、その結果を
第１表に併記した。

第１表から明らかな如く、本発明合金は、機械的性能の
点で、引張強さ２８に９　／　ｒｕｍ　２以上、耐力１
２Ｋｇ／ＩｎＭ２以上、伸び１３％以上であり、又電気
抵抗はいずれも５．０μΩ・α以上となり、溶接性の点
でも問題なく、づぐれ７；：１４料であることが確認さ
れた。

これに比し、従来台金、比較合金は、機械的性能、電気
抵抗いずれかの点で本発明合金より劣っている。

以上説明し１＝ように本発明合金材は、核融合試験装置
、特にその真空容器に適した種々のすぐれた特性を有す
るものである。

第１頁の続き ０発　明　者　斎　１）　富　兼　高砂市荒井町新浜２
砂研究所内 丁目１番１号　三菱重工業株式会社高

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓ　ｉ　４．０〜１０ｗｔ％、Ｍ　ｇ　Ｏ０１〜１．６
   ｗｔ％、ｃｕｌ、１〜３，５ｗｔ％と、更にＶ　Ｏ，０
   ５〜ｏ、３ｗｔ％、Ｃｒ　Ｏ，０５〜０．３ｗｔ％の範
   囲内でいずれか１種又は２種を含み、残部が不可避的不
   純物及びＡＪ２よりなる核融合装置に適した構造用Ａぶ
   合金。