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発明の名称 中性子照射試験装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2005−321209(P2005−321209A)
公開日 平成17年11月17日(2005.11.17)
出願番号 特願2004−137183(P2004−137183)
出願日 平成16年5月6日(2004.5.6)
代理人
発明者 野田 健治 / 星屋 泰二 / 佐藤 潔和 / 北野 隆一 / 岡野 長生
要約 課題
テスト中、試験部に不測の事態が発生しても、試験部の中性子照射設定範囲の位置を変えるだけで継続してテストが続行できる中性子照射試験装置を提供する。

解決手段
本発明に係る中性子照射試験装置は、容器11に収容され、中性子を照射する供試体14を支持する手段21,22,23,24,25,26と、容器11,12,12a,12b,13を支持台8に対して進退させる手段9、27,28,29,30とを備えたものである。
特許請求の範囲
【請求項1】
支持台に収容された容器内に収容し、中性子を照射する供試体を支持する手段と、上記容器を上記支持台に対して進退自在に移動させる手段とを備えたことを特徴とする中性子照射試験装置。
【請求項2】
供試体を支持する手段は、供試体を支持する受台と、この受台に接続され、支持台の底部まで延びて固定する支柱と、この支柱を包囲するベローズとで構成したことを特徴とする請求項1に記載の中性子照射試験装置。
【請求項3】
供試体を支持する手段は、供試体の頭部側を支持する頭部側受台と、この頭部側受台に接続され、支持台の頭部まで延びて固定する頭部側支柱と、この頭部側支柱を包囲する頭部側ベローズと、供試体の底部側を支持する底部側受台と、この底部側受台に接続され、支持台の底部まで延びて固定する底部側支柱と、この底部側支柱を包囲する底部側ベローズとで構成したことを特徴とする請求項1に記載の中性子照射試験装置。
【請求項4】
供試体を支持する手段は、供試体の側面から押圧力を与える弾性支持体であることを特徴とする請求項1に記載の中性子照射試験装置。
【請求項5】
弾性支持体は一部切欠きの長円状であることを特徴とする請求項4に記載の中性子照射試験装置。
【請求項6】
容器は、頭部側基板と底部側基板とで塞がれ、中央に配置した供試体収容容器と、この供試体収容容器の外側に同心的に配置された中間容器と、この中間容器の外側に同心的に配置された外側容器とで構成したことを特徴とする請求項1に記載の中性子照射試験装置。
【請求項7】
供試体収容容器、中間容器および外側容器のそれぞれに、スィープガスを給排させるスィープガス配管を設けたことを特徴とする請求項6に記載の中性子照射試験装置。
【請求項8】
スィープガス配管に、形状記憶合金製の管継手を設けたことを特徴とする請求項7に記載の中性子照射試験装置。
【請求項9】
供試体収容容器および中間容器のそれぞれに、外側壁にスペーサを螺旋状に巻装したことを特徴とする請求項6に記載の中性子照射試験装置。
【請求項10】
中間容器は、隣りにも別の中間容器を配置し、一方の中間容器の外側壁に螺旋状に巻装したスペーサと、隣りの中間容器の外側壁に螺旋状に巻装したスペーサとは巻装方向を互いに反対方向にするとともに、一方の巻装位置が隣りの巻装位置の中間に位置する配置にしたことを特徴とする請求項9に記載の中性子照射試験装置。
【請求項11】
外側壁にスペーサを螺旋状に巻装した中間容器は、そのコーナ部に封止部材を充填したことを特徴とする請求項9に記載の中性子照射試験装置。
【請求項12】
容器を支持台に対して進退自在に移動させる手段は、容器を塞さぐ頭部側基板および底部側基板のそれぞれに設けたローラと、支持台の外側に設けたボールねじ軸に螺合させるとともに、上記容器にアームフレームを介して接続し、上記ボールねじ軸の回転力により進退するナット部とで構成したことを特徴とする請求項1に記載の中性子照射試験装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、供試体に中性子を照射してトリチウムの放出度合や損耗度合を事前に調査する中性子照射試験装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、核融合装置では、第一壁プラズマ対向材としてタングステン、ベリリウム、例えばSiC等の炭素繊維強化炭素複合材(CFC)が使用されている。これらの材料は、高熱負荷の下、高温プラズマに直接または間接に接触するとともに、高い粒子束を受けているので、事前にスパッタリングによる損耗量や溶融・蒸発による損耗量を知ることが核融合装置に安定運転を行わせる上で必要とされる。
【0003】
従来、第1壁プラズマ対向材として使用されるタングステン等の供試体に中性子を照射し、プラズマに対する不純物ガスの放出度合や中性子による損傷度合を事前に調査する中性子照射試験装置は、図9および図10に示すように、しゃへい体1に収容され、階段状に形成したコンクリート製のブロック体2に冷却用ヘリウムガスを給排する導入管3および排出管4を設けるとともに、ブロック体2の底部側に接続され、型鋼や容器等を組み合わせて形成した支持台5に試験部6を設け、試験部6に供試体7を取り付けて中性子を照射し、供試体7の不純物ガスの放出度合や中性子損傷度合をテストしていた。なお、ブロック体2を階段状に形成したのは、供試体7のテスト中中性子が試験部6から万一漏出しても、階段状の突き出し部分で反射させブロック体2からの漏出を抑えるためのものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の中性子照射試験装置は、供試体7に中性子を照射する場合、試験部6の照射範囲を、例えば高さ50mm、幅200mmに設定する固定範囲になっていた。このため、中性子照射のテスト中、試験部6に劣化損傷が発生すると、中性子照射試験装置は、ブロック体2、支持台5、試験部6に取り付けた供試体7を遠隔自動操作よりしゃへい体1から抜き出し、新たな試験部6に取り換えて再組立をした後、再びテストを継続しなければならず、再テストの際、前のデータとの間にくい違いが出、データに精度の保証ができない等、不具合、不都合があった。
【0005】
したがって、中性子照射のテスト中、万一、試験部6に不測の事態が発生しても、そのままテストの継続ができ、データの精度維持ができる新たな中性子照射試験装置の実現が必要とされていた。
【0006】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、供試体のテスト中、試験部に不測の事態が発生しても、試験部の中性子照射設定範囲の位置を変えるだけで継続してテストが続行できる中性子照射試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項1に記載したように、支持台に収容された容器内に収容し、中性子を照射する供試体を支持する手段と、上記容器を上記支持台に対して進退自在に移動させる手段とを備えたものである。
【0008】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項2に記載したように、供試体を支持する手段は、供試体を支持する受台と、この受台に接続され、支持台の底部まで延びて固定する支柱と、この支柱を包囲するベローズとで構成したものである。
【0009】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項3に記載したように、供試体を支持する手段は、供試体の頭部側を支持する頭部側受台と、この頭部側受台に接続され、支持台の頭部まで延びて固定する頭部側支柱と、この頭部側支柱を包囲する頭部側ベローズと、供試体の底部側を支持する底部側受台と、この底部側受台に接続され、支持台の底部まで延びて固定する底部側支柱と、この底部側支柱を包囲する底部側ベローズとで構成したものである。
【0010】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項4に記載したように、供試体を支持する手段は、供試体の側面から押圧力を与える弾性支持体であることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項5に記載したように、弾性支持体は一部切欠きの長円状であることを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項6に記載したように、容器は、頭部側基板と底部側基板とで塞がれ、中央に配置した供試体収容容器と、この供試体収容容器の外側に同心的に配置された中間容器と、この中間容器の外側に同心的に配置された外側容器とで構成したものである。
【0013】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項7に記載したように、供試体収容容器、中間容器および外側容器のそれぞれに、スィープガスを給排させるスィープガス配管を設けたものである。
【0014】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項8に記載したように、スィープガス配管に、形状記憶合金製の管継手を設けたものである。
【0015】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項9に記載したように、供試体収容容器および中間容器のそれぞれに、外側壁にスペーサを螺旋状に巻装したものである。
【0016】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項10に記載したように、中間容器は、隣りにも別の中間容器を配置し、一方の中間容器の外側壁に螺旋状に巻装したスペーサと、隣りの中間容器の外側壁に螺旋状に巻装したスペーサとは巻装方向を互いに反対方向にするとともに、一方の巻装位置が隣りの巻装位置の中間に位置する配置にしたものである。
【0017】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項11に記載したように、外側壁にスペーサを螺旋状に巻装した中間容器は、そのコーナ部に封止部材を充填したものである。
【0018】
また、本発明に係る中性子照射試験装置は、上記目的を達成するために、請求項12に記載したように、容器を支持台に対して進退自在に移動させる手段は、容器を塞さぐ頭部側基板および底部側基板のそれぞれに設けたローラと、支持台の外側に設けたボールねじ軸に螺合させるとともに、上記容器にアームフレームを介して接続し、上記ボールねじ軸の回転力により進退するナット部とで構成したものである。
【発明の効果】
【0019】
本発明に係る中性子照射試験装置は、テスト中、容器に不測の事態が発生しても容器の位置を進退自在に移動させるだけで供試体の中性子照射を継続して続行させることができるようにしたので、中性子照射による供試体のトリチウムの放出度合、損耗度合等のデータを精度高く収集することができ、そのデータを基に例えば核融合装置に安定運転を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明に係る中性子照射試験装置の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【0021】
図1および図2は、本発明に係る中性子照射試験装置の第1実施形態を示す一部切欠き部分断面図である。なお、図1は中性子照射試験を開始直後の中性子照射試験装置の位置状態を示しており、また、図2は中性子照射試験を長期間に亘って継続使用した後の中性子照射試験装置の位置状態を示している。
【0022】
本実施形態に係る中性子照射試験装置は、支持台8内をローラ9を介して進退自在に移動する基板10に供試体収容容器11と、この供試体収容容器11の外側に同心的に順次配置して三重筒に形成した中空状の中間容器12および外側容器13とを備えている。
【0023】
また、供試体収容容器11は、例えば円板状の供試体14を収容して中性子照射範囲Sを予め設定するとともに、供試体14を支持する受台15に接続され基板10を貫通して支持台8の底部まで延びて固定される支柱16を包囲形成するステンレス製のベローズ17を備えている。
【0024】
また、中間容器12、外側容器13およびベローズ17のそれぞれには、スィープガス(冷却用ヘリウムガス)を供給するスィープガス配管18a,18b,18cがそれぞれ設けられている。
【0025】
このような構成を備えた中性子照射試験装置において、供試体14は図1に示すように、供試体収容容器11の底部側に位置する受台15に載置される。この受台15の位置は、予め定められた中性子照射範囲Sになっている。
【0026】
供試体14が供試体収容容器11の受台15に載置されると、中性子試験が開始される。このとき、スィープガス配管18a,18b,18cのそれぞれからベローズ17を介して供試体収容容器11、中間容器12、外側容器13のそれぞれにスィープガスが供給される。
【0027】
中性子照射試験中、供試体収容容器11、中間容器12、および外側容器13のいずれかに損傷等不測の事態が発生した場合、基板10はローラ9を介して支持台8の底部側に移動させ、ここで再び新たに定められた中性子照射範囲に中性子が照射される。さらに、再び供試体収容容器11等に不測の事態が発生したとき、基板10を支持台8の底部側に移動させ、最終、図2に示す位置まで基板10を移動させる。この間、供試体14は、中性子照射テストを中断することなく継続して行われる。
【0028】
このように、本実施形態は、支持台8に収容される供試体収容容器11等を支持する基板10を設けるとともに、供試体収容容器11に収容される受台15を支持する支柱16を設け、供試体収容容器11等に不測の事態が発生しても基板10を支持台8および支柱16を介して支持台8の底部側に移動させ、テストを中断させることなく続行させたので、精度の高いデータを収集することができる。
【0029】
図3は、本発明に係る中性子照射試験装置の第2実施形態を示す一部切欠き部分断面図である。なお、第1実施形態の構成部分に対応する部分には同一符号を用いている。
【0030】
本実施形態に係る中性子照射試験装置は、支持台8に収容され、同心的に配置された供試体収容容器11、中間容器12、および外側容器13の移動を自動化したものである。
【0031】
供試体収容容器11、中間容器12、および外側容器13は、頭部側基板19と底部側基板20とで塞がれている。
【0032】
一方、供試体収容容器11は、供試体14を頭部側から支持する頭部側受台21に接続し頭部側基板19を貫通して支持台8の頭部側まで延びて固定される頭部側支柱22と、供試体14を底部側から支持する底部側受台23に接続し底部側基板20を貫通して支持台8の底部側まで延びて固定される底部側支柱24とを備えている。なお、頭部側支柱22および底部側支柱24のそれぞれは、頭部側ベローズ25および底部側ベローズ26のそれぞれで包囲されている。
【0033】
また、中性子照射試験装置は、外側容器13の外側にボールねじ軸27を設けるとともに、ボールねじ軸27に螺合し、外側容器13にアームフレーム28を介して接続するナット部29を設け、モータ30からボールねじ軸27に与えられた回転力によりナット部29を進退させて供試体収容容器11等を移動させるようになっている。
【0034】
このように、本実施形態は、供試体14の頭部側および底部側のそれぞれを支持する頭部側受台21および底部側受台23を設けるとともに、支持台8の外側に設置したボールねじ軸27に螺合させたナット部29を、アームフレーム28を介して外側容器13に接続させ、供試体14の移動を自動化させたので、供試体14を位置ずれさせることなく確実に移動させることができ、供試体収容容器11等の中性子照射範囲Sに不測の事態が発生してもテストを中断させることなく容易に移動させて精度の高いデータを収集することができる。
【0035】
図4は、本発明に係る中性子照射試験装置の第3実施形態を示す一部切欠き部分断面図である。なお、第1実施形態の構成部分に対応する部分には同一符号を用いている。
【0036】
本実施形態に係る中性子照射試験装置は、供試体収容容器11に収容する供試体14に、その頭部側および底部側のそれぞれを支持する頭部側受台21および底部側受台23を設けるとともに、供試体14の側面側をも支持する弾性支持体31を設けたものである。
【0037】
この弾性支持体31は、図5に示すように、供試体収容容器11の溶接部32で溶着された一部切欠きの長円状に形成し、その弾性力を利用して供試体14に押圧力を与えるようになっている。
【0038】
したがって、本実施形態によれば、供試体収容容器11に弾性支持体31を設け、弾性支持体31の弾性力を利用して供試体14を側面からも支持したので、供試体14の移動の際、位置ずれさせることなく確実に移動させることができる。
【0039】
図6は、本発明に係る中性子照射試験装置の第4実施形態を示す一部切欠き部分断面図である。なお、第1実施形態の構成部分に対応する部分には同一符号を用いている。
【0040】
本実施形態に係る中性子照射試験装置は、供試体収容容器11の外側壁および中間容器12の外側壁のそれぞれにスィープガスを流す際、冷却面積をより多く確保するために、例えば断面円形および角形のうち、いずれかの形状のスペーサ33を軸方向に沿って螺旋状に巻装したものである。
【0041】
また、本実施形態に係る中性子照射試験装置は、図7に示すように、一方の中間容器12aの外側壁と隣りの中間容器12bの外側壁とのそれぞれにスペーサ33a,33bを螺旋状に巻装する場合、例えば一方の中間容器12aにスペーサ33aを時計方向廻りに巻装し、隣りの中間容器12bにスペーサ33bを反時計方向廻りに巻装し、スペーサ33a,33b同士が交互に間に入って平行になり交差することを避けるようになっている。
【0042】
その際、各中間容器12a,12bは、スペーサ33a,33bを巻装するとき、各コーナ部に隙間が発生し、スィープガスの拭き抜けを防止するために、封止部材34が充填される。
【0043】
このように、本実施形態では、供試体収容容器11および中間容器12のそれぞれに冷却面積をより多く確保するスペーサ33を螺旋状に巻装するとともに、一方の中間容器12aと隣りの中間容器12bとが互いに交差しない方向にスペーサ33a,33bを螺旋状に巻装させ、かつそのコーナ部に封止部材34を充填してスィープガスの拭き抜けを防止したので、各容器11,12,12a,12bを確実に冷却することができ、供試体14から精度の高いデータを収集することができる。
【0044】
図8は、本発明に係る中性子照射試験装置の第5実施形態を示す一部切欠き部分断面図である。なお、第1実施形態の構成部分に対応する部分には同一符号を用いている。
【0045】
本実施形態に係る中性子照射試験装置は、スィープガス配管18a,18b,18cのそれぞれに形状記憶合金製の管継手35を設けたものである。
【0046】
この形状記憶合金製の管継手35は、常温時、口径が設計寸法よりも比較的大きく形成されており、高温時、口径が収縮するようになっている。
【0047】
このように、本実施形態は、スィープガス配管18a,18b,18cに形状記憶合金製の管継手35を設けたので、温度を調整することによりスィープガス配管18a,18b,18cの交替作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明に係る中性子照射試験装置の第1実施形態を示す一部切欠き部分断面図で、供試体の中性子照射前の状態を示している。
【図2】本発明に係る中性子照射試験装置の第1実施形態を示す一部切欠き部分断面図で、供試体の中性子照射後の状態を示している。
【図3】本発明に係る中性子照射試験装置の第2実施形態を示す一部切欠き部分断面図。
【図4】本発明に係る中性子照射試験装置の第3実施形態を示す一部切欠き部分断面図。
【図5】図4のB−B矢視方向から切断した切断断面図。
【図6】本発明に係る中性子照射試験装置の第4実施形態を示す一部切欠き部分断面図。
【図7】図6のC−C矢視方向から切断した切断断面図。
【図8】本発明に係る中性子照射試験装置の第5実施形態を示す模式図。
【図9】従来の中性子照射試験装置を示す概略正面図。
【図10】図9のA−A矢視方向から見た側面図。
【符号の説明】
【0049】
1 しゃへい体
2 ブロック体
3 導入管
4 排出管
5 支持台
6 試験部
7 供試体
8 支持台
9 ローラ
10 基板
11 供試体収容容器
12,12a,12b 中間容器
13 外側容器
14 供試体
15 受台
16 支柱
17 ベローズ
18a,18b,18c スィープガス配管
19 頭部側基板
20 底部側基板
21 頭部側受台
22 頭部側支柱
23 底部側受台
24 底部側支柱
25 頭部側ベローズ
26 底部側ベローズ
27 ボールねじ軸
28 アームフレーム
29 ナット部
30 モータ
31 弾性支持体
32 溶接部
33,33a,33b スペーサ
34 封止部材
35 管継手




 

 


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