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JP2001033593A - Neutron carbon mirror and its manufacture - Google Patents

Neutron carbon mirror and its manufacture

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Publication number
JP2001033593A
JP2001033593A JP11207408A JP20740899A JP2001033593A JP 2001033593 A JP2001033593 A JP 2001033593A JP 11207408 A JP11207408 A JP 11207408A JP 20740899 A JP20740899 A JP 20740899A JP 2001033593 A JP2001033593 A JP 2001033593A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
neutron
carbon
mirror
treatment
neutrons
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.)
Withdrawn
Application number
JP11207408A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Kawabata
祐司 川端
Masashi Wakata
昌志 若田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Pencil Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Pencil Co Ltd filed Critical Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority to JP11207408A priority Critical patent/JP2001033593A/en
Publication of JP2001033593A publication Critical patent/JP2001033593A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a neutron mirror that can withstand stricter irradiation environment by polishing a carbon material containing graphite-retardant carbon being obtained by performing such treatment as burning to an organic resin material or the like to a specific surface roughness for manufacturing. SOLUTION: A neutron mirror with carbon as a material is manufactured, for example, by a furan resin. First, for example, a B stage film is created by a film-forming machine, the two films are laminated by a specific method for joining integrally, then are machined to an appropriate shape, and then are subjected to heating curing treatment. An obtained multilayered structure composition is, for example, subjected to carbonization treatment at approximately 1,400 deg.C in nitrogen atmosphere, and is further burnt at approximately 2,000 deg.C, thus obtaining a neutron carbon mirror material. By performing specific polishing machining treatment to the mirror material, a neutron carbon mirror whose surface roughness is for example approximately 0.64 nm is obtained. The obtained mirror has a high neutron reflection factor and a large total reflection critical angle as shown in a figure and has less neutron absorption.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、物質の構造解析や
医療等に利用が進められている中性子の有効利用に関す
るものであり、具体的には中性子を反射させる中性子カ
ーボンミラー及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the effective use of neutrons, which are being used for structural analysis of materials and medical treatment, and more particularly, to a neutron carbon mirror for reflecting neutrons and a method for producing the same. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】低速中性子を用いた中性子散乱実験は、
X線や放射光と並んで、物質の原子構造を決定する極め
て有効な手段の一つである。X線や放射光が重い元素に
対して有効であるのに対し、中性子線は軽元素や磁性体
に対して効果的な手法である。この特長を生かし、従来
から室温程度のエネルギーを持つ熱中性子を利用した金
属の磁性体等の研究が進められてきた。また、最近では
高温超伝導体、高分子、生体物質の構造解析といった分
野にも利用されるようになってきており、大きな構造を
調べるのに適した、より低いエネルギーを持つ冷中性子
等の利用も進められてきている。
2. Description of the Related Art Neutron scattering experiments using slow neutrons
Along with X-rays and synchrotron radiation, it is one of the most effective means for determining the atomic structure of a substance. X-rays and synchrotron radiation are effective for heavy elements, while neutrons are an effective method for light elements and magnetic materials. Taking advantage of this feature, researches on metal magnetic materials utilizing thermal neutrons having energy at about room temperature have been conventionally conducted. In recent years, it has also been used in fields such as structural analysis of high-temperature superconductors, polymers, and biological materials. Use of cold neutrons with lower energy, etc., suitable for examining large structures Is also being promoted.

【0003】この様に中性子利用が進められてきている
が、中性子散乱実験が行えるような中性子源は非常に大
型の施設であり、国内では3カ所しかなく、世界的に見
ても数えるほどである。このため、発生した中性子を効
率的に利用する事が極めて重要な問題である。
As described above, neutron utilization has been promoted. However, neutron sources capable of performing neutron scattering experiments are very large facilities, and there are only three neutron sources in Japan, and they are counted even in the world. is there. For this reason, it is extremely important to use the generated neutrons efficiently.

【0004】また、中性子の発生が、原子炉炉心や加速
器のターゲットといった、極めて高い照射線量を持つ領
域で行われているため、中性子取り出しには特殊な技術
が必要である。当初は、炉心周辺に水平実験孔を挿入
し、単に実験孔内部の空間を飛んでくる中性子を外部で
利用するだけであったが、その後、中性子鏡を組み合わ
せた中性子導管によって低速中性子を遠くまで導くこと
ができるようになると、大規模なビームホールが可能と
なり、利用効率が飛躍的に改善されて来た。
Further, since neutrons are generated in a region having an extremely high irradiation dose, such as a reactor core or an accelerator target, a special technique is required for neutron extraction. Initially, a horizontal experimental hole was inserted around the reactor core, and neutrons flying in the space inside the experimental hole were simply used outside.However, a neutron conduit combined with a neutron mirror was used to remove slow neutrons far away. When it could be guided, large-scale beam holes became possible, and the utilization efficiency was dramatically improved.

【0005】これまで利用されていた熱中性子や冷中性
子の場合、中性子導管の照射損傷を防ぐために比較的遠
くから水平実験孔先端を見るように中性子導管を設置し
なくてはならなかった。この様に遠くから覗くようなや
り方でも熱中性子や冷中性子の中性子鏡上での全反射臨
界角度は十分小さいため、問題はなかったが、さらにエ
ネルギーの低い極冷中性子を取り出すためには、中性子
導管先端をさらに炉心近傍にまで近づけなければならな
い。そのためには、より厳しい照射環境に耐える中性子
鏡が必要であった。
[0005] In the case of thermal neutrons and cold neutrons that have been used in the past, it was necessary to install a neutron conduit so as to look at the tip of the horizontal experimental hole from a relatively long distance in order to prevent radiation damage to the neutron conduit. The critical angle of total reflection on the neutron mirror for thermal neutrons and cold neutrons was sufficiently small even in such a way to look from afar in this way, so there was no problem.However, in order to extract extremely cold neutrons with lower energy, neutrons were required. The tip of the conduit must be brought closer to the core. This required a neutron mirror that could withstand more severe irradiation environments.

【0006】中性子鏡としてこれまで利用されてきたも
のは、1)ガラス基板蒸着膜、2)研磨アルミニウム基
板蒸着膜、3)シリコン基板蒸着膜、4)研磨ステンレ
ス、4)レプリカ鏡がある。以下にそれぞれの特長を述
べる。
The neutron mirrors that have been used so far include 1) a glass substrate deposited film, 2) a polished aluminum substrate deposited film, 3) a silicon substrate deposited film, 4) a polished stainless steel, and 4) a replica mirror. The features of each are described below.

【0007】1)ガラス基板蒸着膜は、フロートガラス
または研磨硼珪酸ガラスの表面に、ニッケル等の中性子
反射に適した金属を蒸着またはスパッタリングによって
薄膜加工したものである。ニッケルやチタンを組み合わ
せた多層膜を利用する場合もある。ガラスを利用するこ
とから、表面精度が良い上に大面積化が容易であり、多
くの中性子導管ではこの中性子鏡を用いている。ただ、
ガラスは照射線照射に弱いことから、線量の高い位置に
用いると寿命が短くなると言う欠点がある。
[0007] 1) The glass substrate vapor-deposited film is formed by depositing or sputtering a metal suitable for neutron reflection such as nickel on the surface of float glass or polished borosilicate glass. In some cases, a multilayer film combining nickel and titanium is used. Since glass is used, the surface accuracy is good and the area can be easily increased. Many neutron conduits use this neutron mirror. However,
Since glass is vulnerable to irradiation, there is a drawback that its life is shortened when it is used at a position where the dose is high.

【0008】2)研磨アルミニウム基板蒸着膜は、機械
研磨したアルミニウム板表面に薄膜加工したものであ
る。アルミニウムは中性子による放射化が少ないため、
高線量下による利用に適している。また大面積化への対
応も良い。しかし、機械加工であるため、平面精度は悪
く、単層膜による場合でも中性子反射率はあまりよくな
い場合が多い。また、中性子鏡用の多層膜を構成するこ
とはほとんど不可能である。
[0008] 2) A polished aluminum substrate vapor-deposited film is a thin film processed on a mechanically polished aluminum plate surface. Aluminum is less activated by neutrons,
Suitable for use under high dose. It is also good for large areas. However, because of machining, the planar accuracy is poor and the neutron reflectivity is often not very good even with a single layer film. Further, it is almost impossible to form a multilayer film for a neutron mirror.

【0009】3)シリコン基板蒸着膜は、シリコンウェ
ハーの表面に薄膜加工を施すものである。シリコンウェ
ハーの表面精度は極めて良く、中性子鏡の基板としては
理想的なものである。そのため、多くの実験用中性子鏡
に利用されているが、大きさがロッド径で決まるため、
比較的小型のものしか製作できないことから、数十mも
の長さになることもある中性子導管用としては利用する
ことができない。また、シリコンの高照射場における挙
動についてはまだ解明されておらず、寿命評価を行うこ
とができない。
3) The silicon substrate vapor-deposited film is a thin film processed on the surface of a silicon wafer. The surface accuracy of the silicon wafer is extremely good, and it is ideal as a substrate for a neutron mirror. Therefore, it is used for many experimental neutron mirrors, but since the size is determined by the rod diameter,
Since only relatively small ones can be manufactured, they cannot be used for neutron conduits, which can be several tens of meters long. In addition, the behavior of silicon in a high irradiation field has not been elucidated yet, and the lifetime cannot be evaluated.

【0010】4)研磨ステンレス鏡は、まだ十分な表面
精度が得られていないため、熱中性子や冷中性子に対し
ては十分な反射率は得られていない。そのため、条件の
ゆるやかな超冷中性子にのみ利用されている。また、ス
テンレスには不純物としてコバルトが含有されており、
このコバルトは放射化に対する特性が悪く、メンテナン
スを考えた場合には照射場での利用は実質的には不可能
である。
[0010] 4) Polished stainless steel mirrors have not yet obtained sufficient surface accuracy, and thus have not obtained sufficient reflectivity for thermal neutrons and cold neutrons. Therefore, it is used only for ultracold neutrons with moderate conditions. Also, stainless steel contains cobalt as an impurity,
This cobalt has poor activation properties, and is practically impossible to use in an irradiation field when maintenance is considered.

【0011】5)レプリカ鏡は、フロートガラス上にニ
ッケルもしくはニッケル・チタン多層膜を蒸着し、その
上に自立するのに十分な厚さの銅を電着した後にはがす
ことによって製作されている。通常、電着された銅の厚
さは1mm程度である。製作法からわかるように、薄膜表
面はフロートガラスの表面が移されているため、極めて
平滑度が高い。しかし、電着された後にはがすという工
程が含まれることと、本質的に基板となる金属を薄くし
たいために曲がりやすいという欠点がある。極冷中性子
のように非常に速度の遅い中性子を対象とした場合に
は、比較的その曲がりやすいという欠点が目立ちにくい
が、それにしてもその点がもたらす損失は無視できず、
熱中性子や冷中性子には利用されていない。
[0011] 5) The replica mirror is manufactured by depositing a nickel or nickel-titanium multilayer film on a float glass, electrodepositing copper having a thickness sufficient to make it self-supporting, and peeling it off. Usually, the thickness of the electrodeposited copper is about 1 mm. As can be seen from the manufacturing method, the thin film surface has extremely high smoothness because the surface of the float glass is transferred. However, it has a drawback that it involves a step of stripping after electrodeposition, and that it is easy to bend because it is essentially desired to make the metal to be a substrate thin. When targeting very slow neutrons such as extremely cold neutrons, the drawback of relatively easy bending is less noticeable, but the loss caused by that point cannot be ignored,
It is not used for thermal or cold neutrons.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、上記の問題点を解決した新規な中性子ミラーとそ
の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a novel neutron mirror which solves the above-mentioned problems and a method for manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上記の
問題点を解決せんと鋭意研究を行った結果、中性子を引
き出すときに、その中性子場を乱さず、中性子束を下げ
ないような物質であり、従来から中性子反射体として炉
心で利用されてきた炭素を材料とする事で解決できる事
に思い至り、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, when extracting neutrons, do not disturb the neutron field and do not lower the neutron flux. The present inventors have come to realize that the problem can be solved by using carbon, which is a substance and has been conventionally used as a neutron reflector in a reactor core, and completed the present invention.

【0014】本発明の中性子カーボンミラーは、賦形性
を有し、三次元架橋を持つ有機樹脂材料や固相炭化する
天然有機材料等を焼成することにより得られるものであ
る。具体的には有機高分子物質及びそのモノマー・オリ
ゴマー類、タール・ピッチ類、乾留ピッチ類、熱可塑性
樹脂、熱硬化性樹脂の初期重合体類、等の一種または二
種以上の混合物を焼成する事によって得られるものであ
る。
The neutron carbon mirror of the present invention is obtained by firing an organic resin material having a shape-forming property and having three-dimensional cross-linking, or a natural organic material which undergoes solid phase carbonization. Specifically, one or a mixture of two or more kinds of organic polymer substances and their monomers / oligomers, tar pitches, carbonized pitches, thermoplastic resins, thermosetting resin initial polymers, and the like are fired. It is gained by things.

【0015】ここで、有機高分子物質としては、後述す
る熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂以外の物質であり、
リグニン、セルロース、トラガントガム、アラビアガ
ム、天然ガム及びその誘導体、糖類、キチン、キトサン
等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内に持つ化合物、
及び、ナフタレンスルフォン酸のホルマリン縮合物、ジ
ニトロナフタレン、ピレン等から誘導されるインダンス
レン系建染染料及びその中間体である。
Here, the organic polymer substance is a substance other than a thermoplastic resin and a thermosetting resin described below.
Lignin, cellulose, gum tragacanth, gum arabic, natural gums and derivatives thereof, sugars, chitin, compounds having condensed polycyclic aromatics such as chitosan in the basic structure of the molecule,
And indanthrene-based vat dyes derived from naphthalene sulfonic acid formalin condensate, dinitronaphthalene, pyrene and the like, and intermediates thereof.

【0016】熱可塑性樹脂としては、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリルニトリル、後塩素化
ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、等の通常の熱可塑性
樹脂、及びポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポ
リアミドイミド、ポリベンツイミダゾール、等の耐熱性
熱可塑性樹脂であり、炭素化に際し酸化架橋等の炭素前
駆体化処理を施し使用するものである。
As the thermoplastic resin, polyvinyl chloride,
Polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, post-chlorinated polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, and other ordinary thermoplastic resins, and polyphenylene oxide, polyimide, polyamide imide, polybenzimidazole, and other heat-resistant thermoplastic resins, At the time of carbonization, a carbon precursor treatment such as oxidative crosslinking is performed.

【0017】熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、
フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、コプナ樹
脂、等が用いられ、加熱により流動すると共に分子間架
橋を生じ三次元化して硬化し、特別の炭素前駆体化処理
を行うことなく高い炭素残査収率を示すものである。
As the thermosetting resin, a phenol resin,
Furan resin, epoxy resin, xylene resin, copna resin, etc. are used, flow by heating, and cause intermolecular cross-linking to be three-dimensionally hardened, and high carbon residue yield without special carbon precursor treatment It shows.

【0018】ピッチ類としては、石油ピッチ、コールタ
ールピッチ、アスファルト、及びこれらピッチ類や合成
樹脂などの炭化水素化合物の乾留ピッチに架橋を目的と
した酸化処理などの難黒鉛化処理を施したものである。
The pitches include petroleum pitch, coal tar pitch, asphalt, and pitch-distilled pitches of hydrocarbon compounds such as these pitches and synthetic resins, which have been subjected to a non-graphitizing treatment such as an oxidation treatment for crosslinking. It is.

【0019】本発明で使用する樹脂組成物と量は、特に
制限は無いが、目的とする中性子カーボンミラーに要求
される物性、特に中性子吸収作用を持つ不純物を含まな
いものが良い。また、熱膨張係数や最終表面粗度などに
より適宜選択が可能で、単独でも二種以上の混合体でも
使用することができるが、特に液状態を示す配合組成と
することが好ましい。
The resin composition and the amount used in the present invention are not particularly limited, but are preferably those which do not contain impurities required for the intended neutron carbon mirror, particularly, neutron absorbing action. In addition, the composition can be appropriately selected depending on the coefficient of thermal expansion, the final surface roughness, and the like, and can be used alone or as a mixture of two or more kinds. However, it is particularly preferable that the composition be a liquid composition.

【0020】以下に本発明による中性子カーボンミラー
の製造方法を説明する。まず、上記の賦形性を有し焼成
後にガラス状炭素となる樹脂組成物を適宜選択し,押し
出し成型機や真空成形機、アプリケーターなどの通常の
プラスチック成形を行う際に使用される成形機を用いて
Bステージフィルムを作製する。
Hereinafter, a method for producing a neutron carbon mirror according to the present invention will be described. First, a resin composition having the above-mentioned shapeability, which becomes glassy carbon after firing, is appropriately selected, and a molding machine used for performing ordinary plastic molding such as an extrusion molding machine, a vacuum molding machine, and an applicator is used. To make a B-stage film.

【0021】次に、これらのBステージフィルムを任意
枚数接着し、複合一体化することで複層構造組成物を得
る。ここで使用する接着剤は任意に選択した樹脂溶液が
使用可能だが、Bステージフィルムの出発原料そのもの
を使用する事が好適なようである。得られた複層構造組
成物は、エアオーブン中で硬化処理及び炭素前駆体化処
理を施した後、窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気中で
昇温速度を制御しつつ1000℃〜3000℃程度まで
焼成することで炭素化を終了させ、複層構造を有する中
性子カーボンミラー素材が得られる。さらに、真空下で
1400〜3000℃程度まで焼成する事で、原材料や
焼成までの工程で混入した不純物元素を除去できる。ま
た、真空焼成で除去しきれない不純物元素については、
必要に応じて塩素ガス存在下2000℃〜3000℃で
処理する事で更なる純化が可能である。
Next, an arbitrary number of these B-stage films are adhered and combined into a single body to obtain a multilayer structure composition. The adhesive used here can be a resin solution selected arbitrarily, but it seems that it is preferable to use the starting material itself of the B-stage film. The obtained multilayer structure composition is subjected to a curing treatment and a carbon precursor treatment in an air oven, and then at a temperature of 1000 ° C. to 3000 ° C. while controlling the temperature rising rate in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon. By firing to the extent, carbonization is completed, and a neutron carbon mirror material having a multilayer structure is obtained. Further, by baking under vacuum to about 1400 to 3000 ° C., it is possible to remove raw materials and impurity elements mixed in the steps up to baking. For impurity elements that cannot be removed by vacuum firing,
If necessary, further purification can be performed by treating at 2000 to 3000 ° C. in the presence of chlorine gas.

【0022】複層構造を有する事は必ずしも必要では無
いが、単層構造で作成した場合は厚さが厚くなる事もあ
って、硬化処理までに巻き込む気泡や焼成時に発生する
縮合水の脱離がうまく行かない事が多い。その場合、鏡
面加工面に気孔が現れ、良好な鏡面が得られ難い。ま
た、複層構造とした場合は、この気孔が内部に存在はす
るものの、表面層に存在する確率を極端に低下させられ
るので、鏡面加工時の歩留まりの向上が果たせる。更
に、複層構造にすると実質的に強度が向上すると言った
利点がある。
It is not always necessary to have a multi-layer structure, but if it is made to have a single-layer structure, the thickness may be large, so that air bubbles involved before the curing treatment and desorption of condensed water generated at the time of baking are eliminated. Often does not work. In this case, pores appear on the mirror-finished surface, and it is difficult to obtain a good mirror surface. Further, in the case of a multi-layer structure, although the pores exist inside, the probability of existence in the surface layer can be extremely reduced, so that the yield at the time of mirror finishing can be improved. Furthermore, there is an advantage that the strength is substantially improved when the multilayer structure is used.

【0023】次に、得られたカーボン材の研磨方法につ
いて説明する。中性子用のミラーとしては表面粗度があ
まり良くなくても使用可能であるが、中性子の散乱を考
慮した場合、スクラッチなどの無いスーパースムース鏡
面が理想であり、おおむねRaで2nm以下が良い様であ
る。研磨の方法は通常の方法で良く、特に限定はされな
いが、表面硬度がHv=450〜600であるにもかか
わらず、研磨材としてシリカを使用した場合はほとんど
研磨が進行せず、アルミナや炭化珪素を用いてもかなり
の時間を要する。したがって、ダイヤモンドを使用する
事が効果的である。
Next, a method of polishing the obtained carbon material will be described. As a neutron mirror, it can be used even if the surface roughness is not very good, but considering the scattering of neutrons, a super smooth mirror surface without scratches is ideal. is there. The polishing method may be an ordinary method, and is not particularly limited. Despite the surface hardness being Hv = 450 to 600, when silica is used as the abrasive, the polishing hardly proceeds, and alumina or carbonized Even if silicon is used, considerable time is required. Therefore, it is effective to use diamond.

【0024】以下に、実施例によって本発明を更に具体
的に説明するが、本願発明はこの実施例によって何等限
定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0025】[0025]

【実施例】(実施例1)まず製膜機を用いてフラン樹脂
(日立化成社製ヒタフランVF−302)のみからなる
Bステージフィルムを作製した。得られたBステージフ
ィルム2枚をフラン樹脂中に硬化剤を混合した溶液で貼
り合わせて接合一体化した後、適宜の円盤形状に加工
し、次いで加熱硬化処理を施した。得られた複層構造組
成物を、窒素ガス雰囲気下1400℃まで炭素化処理す
ることで炭素体を得た。このようにして得られた炭素体
に対し、さらに2000℃まで真空下で焼成して、中性
子カーボンミラー素材を得た。得られた中性子カーボン
ウェハ素材を両面ラップ機にて#600のGC砥粒を用
いて両面研削し、表面粗さ約1μm(Ra)の中性子カ
ーボンミラー素材を得た。続いてスズ定盤とダイヤモン
ドスラリー(2ミクロン)の組み合わせでポリッシュし
て表面粗さ約5nm(Ra)の中性子カーボンミラー素材
を得た。更に、スズ定盤とダイヤモンドスラリー(0.
5ミクロン)の組み合わせでポリッシュして表面粗さ
0.64nm(Ra)の中性子カーボンミラーを得た。
EXAMPLES (Example 1) First, a B-stage film consisting of only a furan resin (Hitafuran VF-302 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was prepared using a film forming machine. The obtained two B-stage films were bonded and integrated with a solution obtained by mixing a curing agent in a furan resin, processed into an appropriate disc shape, and then subjected to a heat curing treatment. The obtained multilayer structure composition was carbonized to 1400 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to obtain a carbon body. The carbon body thus obtained was further fired under vacuum to 2000 ° C. to obtain a neutron carbon mirror material. The obtained neutron carbon wafer material was ground on both sides with a # 600 GC abrasive using a double-sided lapping machine to obtain a neutron carbon mirror material having a surface roughness of about 1 μm (Ra). Subsequently, polishing was performed using a combination of a tin surface plate and a diamond slurry (2 microns) to obtain a neutron carbon mirror material having a surface roughness of about 5 nm (Ra). Further, a tin platen and a diamond slurry (0.
The neutron carbon mirror was polished with a combination of 5 μm and a surface roughness of 0.64 nm (Ra).

【0026】中性子反射性能を原子力研究所JRR−3
MのC3−1−2実験孔においてθ−2θ法で測定し
た。実験配置を図1に示す。図1中、10は中性子導
管、12,16,18,22はスリット、14は多層膜
モノクロメータ、20は試料、24は中性子検出器であ
る。
The neutron reflection performance was measured by the Nuclear Research Institute JRR-3.
M was measured by the θ-2θ method in the C3-1-2 experimental hole. The experimental arrangement is shown in FIG. In FIG. 1, 10 is a neutron conduit, 12, 16, 18, and 22 are slits, 14 is a multilayer monochromator, 20 is a sample, and 24 is a neutron detector.

【0027】試料20を図示の位置に置かずに測定し
た、入射ダイレクトビームの検出器位置での発散を図2
に示す。中性子カーボンミラーによる反射ビームの発散
を図3に、反射率の測定結果を図4に示す。
The divergence of the incident direct beam at the detector position, which was measured without placing the sample 20 at the position shown in FIG.
Shown in The divergence of the reflected beam by the neutron carbon mirror is shown in FIG. 3, and the measurement result of the reflectance is shown in FIG.

【0028】(実施例2)製膜機を用いてフラン樹脂
(日立化成社製ヒタフランVF−302)とフェノール
樹脂(硬化剤未添加・群栄化学社製)の混合樹脂からな
るBステージフィルムを作製した。得られたBステージ
フィルム2枚をフラン樹脂/フェノール樹脂混合樹脂に
フラン樹脂用の硬化剤を混合した溶液で貼り合わせて接
合一体化した後、適宜の円盤形状に加工し、次いで加熱
硬化処理を施した。その後は、実施例1と同様にしての
中性子カーボンミラーを得た。中性子反射性能の測定結
果は実施例1とほぼ同じであった。
Example 2 Using a film forming machine, a B-stage film made of a mixed resin of a furan resin (Hitafuran VF-302 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) and a phenol resin (no added hardener, manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd.) was prepared. Produced. The obtained two B-stage films are bonded and integrated with a solution obtained by mixing a furan resin / phenol resin mixed resin and a furan resin hardener, and then processed into an appropriate disc shape, followed by heat curing. gave. After that, a neutron carbon mirror was obtained in the same manner as in Example 1. The measurement results of the neutron reflection performance were almost the same as in Example 1.

【0029】(実施例3)製膜機を用いてフェノール樹
脂(硬化剤未添加・群栄化学社製)/イソプロピルアル
コール溶液を塗工し、フェノール樹脂のみからなるBス
テージフィルムを作製した。得られたBステージフィル
ム2枚をフェノール樹脂/IPA溶液に硬化剤(ヘキサ
ミン)を混合した溶液で貼り合わせて接合一体化した
後、適宜の円盤形状に加工し、次いで加熱硬化処理を施
した。その後は、実施例1と同様にして中性子カーボン
ミラーを得た。中性子反射性能の測定結果は実施例1と
ほぼ同じであった。
(Example 3) A phenolic resin (without addition of a curing agent, manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd.) / Isopropyl alcohol solution was applied using a film forming machine to produce a B-stage film composed of only a phenolic resin. The two B-stage films thus obtained were bonded and integrated with a solution obtained by mixing a curing agent (hexamine) with a phenol resin / IPA solution, processed into an appropriate disc shape, and then subjected to a heat curing treatment. After that, a neutron carbon mirror was obtained in the same manner as in Example 1. The measurement results of the neutron reflection performance were almost the same as in Example 1.

【0030】(比較例1)比較のために、極めて平面度
・平滑度のよいシリコンウェハーの反射結果と比較す
る。実施例1と同じ条件で行った反射ビームの発散を図
5に、反射率の測定結果を図6に示す。
(Comparative Example 1) For comparison, a comparison is made with the reflection result of a silicon wafer having extremely good flatness and smoothness. FIG. 5 shows the divergence of the reflected beam performed under the same conditions as in Example 1, and FIG. 6 shows the measurement results of the reflectance.

【0031】図5の反射ビームは図2のダイレクトビー
ムと良く一致し、発散角の半値幅は4×10-4rad であ
った。これに対し本発明の中性子カーボンミラー(図
3)は発散角の半値幅5.4×10-4rad と若干増加し
ているが、これは鏡面加工時の傷による平面度の悪化に
よるものと考えられる。しかし、この広がりは十分小さ
く、中性子反射に対する影響は小さいと言える。
The reflected beam in FIG. 5 was in good agreement with the direct beam in FIG. 2, and the half-width of the divergence angle was 4 × 10 -4 rad. On the other hand, the neutron carbon mirror of the present invention (FIG. 3) has a half-width of the divergence angle slightly increased to 5.4 × 10 -4 rad. Conceivable. However, this spread is sufficiently small, and it can be said that the influence on neutron reflection is small.

【0032】図4と図6を比較すると反射率の低下が始
まる全反射臨界ポテンシャルがシリコンで54neV 、カ
ーボンでは130neV であり、中性子鏡として優れてい
る事が分かる。
A comparison between FIG. 4 and FIG. 6 reveals that the total reflection critical potential at which the reflectivity starts to decrease is 54 neV for silicon and 130 neV for carbon, which is excellent as a neutron mirror.

【0033】(比較例2)本発明による中性子カーボン
ミラーとその他の中性子鏡の比較を表1に示す。
Comparative Example 2 Table 1 shows a comparison between the neutron carbon mirror according to the present invention and other neutron mirrors.

【表1】 [Table 1]

【0034】以上のように、本発明の中性子ミラーは 1)表面平滑度が良い。極めて高い平滑度を有している
ため、高い中性子反射率を持っている。 2)表面の平面度が良い。さらに曲がりにくいため、熱
中性子や冷中性子にたいしても利用できる良好な鏡とし
ての性能を有している。 3)炭素は中性子に対するポテンシャルが高いため、全
反射臨界角度が大きい。そのため、反射時の有効中性子
反射角度を大きくすることができ、中性子導管等に適用
した場合の性能が良い。 4)炭素は炉心の反射体として使用されているように、
中性子吸収が少なく、かつ高速中性子やγ線に対する耐
照射性能が極めて高い。このため、炉心近傍へ挿入した
場合にも、炉心中性子束に対して悪い影響を及ぼさな
い。 5)比較的強度が高く、通常の取り扱いでは変形はしな
い。また化学的にも安定であり、かつ高温にも耐える
等、環境に対する耐性が高い上に取り扱いが容易であ
る。 6)直径約30cm程度までの大面積鏡の製作が可能であ
る。 7)ニッケル等を表面に薄膜加工することができる。こ
れによって炭素単体よりもさらに中性子反射性能をあげ
ることが可能になる。 等の利点を有しており、これらすべての特長を有する材
料は、現状では他に無い。
As described above, the neutron mirror of the present invention 1) has a good surface smoothness. Since it has extremely high smoothness, it has high neutron reflectivity. 2) Good surface flatness. Since it is hard to bend, it has a good mirror performance that can be used for thermal neutrons and cold neutrons. 3) Since carbon has a high potential for neutrons, the critical angle for total reflection is large. Therefore, the effective neutron reflection angle at the time of reflection can be increased, and the performance when applied to a neutron conduit or the like is good. 4) As carbon is used as a reflector in the core,
Low neutron absorption and extremely high irradiation performance against fast neutrons and gamma rays. For this reason, even when inserted near the core, there is no bad effect on the core neutron flux. 5) Relatively high strength, not deformed by normal handling. In addition, it is chemically stable, withstands high temperatures, has high resistance to the environment, and is easy to handle. 6) Large area mirrors up to about 30 cm in diameter can be manufactured. 7) The surface of nickel or the like can be processed into a thin film. This makes it possible to further improve the neutron reflection performance as compared with carbon alone. At present, there is no other material having all these advantages.

【0035】[0035]

【発明の効果】原子炉のビーム取り出し部分には、重水
等の反射体領域に、水平実験孔として大きな空洞が必要
である。これは、熱中性子束が最も高くなる位置に設置
しなければならないため、必然的に中性子束分布に大き
な外乱をもたらし、性能を低下させることになる。そし
て、この位置まで挿入させる事が出来ると、取り出しの
ための空洞サイズを最小にする事ができる。これは、炉
心中性子束分布に対する外乱を最小にすることとなり、
取り出し中性子束を実質的に大きくする事ができる様に
なる。したがって、本願発明の中性子ミラーを使用する
事によって、中性子の利用効率が大きく改善される事と
なる。
The beam extraction portion of the reactor requires a large cavity as a horizontal experimental hole in the reflector region such as heavy water. Since this must be installed at the position where the thermal neutron flux is the highest, it inevitably causes a large disturbance in the neutron flux distribution and lowers the performance. And if it can be inserted to this position, the cavity size for taking out can be minimized. This will minimize disturbances on the core neutron flux distribution,
The extracted neutron flux can be substantially increased. Therefore, the use of the neutron mirror of the present invention greatly improves the neutron utilization efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】中性子反射性能を測定するための配置を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an arrangement for measuring neutron reflection performance.

【図2】入射ダイレクトビームの発散を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing the divergence of an incident direct beam.

【図3】実施例1の中性子カーボンミラーによる反射ビ
ームの発散を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing divergence of a reflected beam by a neutron carbon mirror in Example 1.

【図4】実施例1の中性子カーボンミラーの反射率の測
定結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the measurement results of the reflectance of the neutron carbon mirror in Example 1.

【図5】比較例1のシリコンウェハーによる反射ビーム
の発散を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing divergence of a reflected beam by a silicon wafer of Comparative Example 1.

【図6】比較例1のシリコンウェハーの反射率の測定結
果を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the reflectance of the silicon wafer of Comparative Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…中性子導管 12,16,18,22…スリット 14…多層膜モノクロメータ 24…中性子検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Neutron conduit 12, 16, 18, 22 ... Slit 14 ... Multilayer monochromator 24 ... Neutron detector

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 成分の99%以上が炭素である事を特徴
とする中性子カーボンミラー。
1. A neutron carbon mirror wherein 99% or more of the components are carbon.
【請求項2】 表面粗さRaが2nm以下である事を特徴
とする請求項1記載の中性子カーボンミラー。
2. The neutron carbon mirror according to claim 1, wherein the surface roughness Ra is 2 nm or less.
【請求項3】 炭素が難黒鉛化性炭素を含む事を特徴と
する請求項1または2記載の中性子カーボンミラー。
3. The neutron carbon mirror according to claim 1, wherein the carbon includes non-graphitizable carbon.
【請求項4】 焼成後にガラス状炭素となる原料を、非
酸化性雰囲気中1000℃〜3000℃の温度範囲で焼
成するステップを具備することを特徴とする、請求項1
〜3のいずれか1項に記載の中性子カーボンミラーの製
造方法。
4. The method according to claim 1, further comprising the step of firing the raw material to become glassy carbon after firing in a non-oxidizing atmosphere at a temperature in the range of 1000 ° C. to 3000 ° C.
The method for producing a neutron carbon mirror according to any one of Items 1 to 3.
【請求項5】 真空雰囲気中1400℃〜3000℃の
温度範囲で焼成するステップをさらに具備することを特
徴とする、請求項4記載の中性子カーボンミラーの製造
方法。
5. The method for producing a neutron carbon mirror according to claim 4, further comprising a step of firing in a vacuum atmosphere at a temperature of 1400 ° C. to 3000 ° C.
【請求項6】 塩素ガス存在下2000℃〜3000℃
の温度範囲で処理するステップをさらに具備することを
特徴とする、請求項4または5記載の中性子カーボンミ
ラーの製造方法。
6. 2000 ° C. to 3000 ° C. in the presence of chlorine gas
6. The method for producing a neutron carbon mirror according to claim 4, further comprising a step of performing treatment in a temperature range of:
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG113399A1 (en) * 2000-12-27 2005-08-29 Semiconductor Energy Lab Laser annealing method and semiconductor device fabricating method
JP2008170236A (en) * 2007-01-10 2008-07-24 High Energy Accelerator Research Organization Measuring method for reflectivity curve of x ray and of neutron radiation and measuring instrument
JP2009534645A (en) * 2006-04-20 2009-09-24 ミロトロン ケイエフティー. Manufacturing method of low wave neutron guide plane
JP2011053096A (en) * 2009-09-02 2011-03-17 Japan Atomic Energy Agency Neutron optical element
JP2011247825A (en) * 2010-05-28 2011-12-08 Kyoto Univ Method for manufacturing neutron mirror, and neutron mirror
CN109916926A (en) * 2019-03-15 2019-06-21 中国科学院上海应用物理研究所 A method of using change in size behavior of the ion beam irradiation measurement nuclear graphite under radiation environment

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG113399A1 (en) * 2000-12-27 2005-08-29 Semiconductor Energy Lab Laser annealing method and semiconductor device fabricating method
JP2009534645A (en) * 2006-04-20 2009-09-24 ミロトロン ケイエフティー. Manufacturing method of low wave neutron guide plane
JP2008170236A (en) * 2007-01-10 2008-07-24 High Energy Accelerator Research Organization Measuring method for reflectivity curve of x ray and of neutron radiation and measuring instrument
JP4521573B2 (en) * 2007-01-10 2010-08-11 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 Neutron beam reflectivity curve measuring method and measuring apparatus
JP2011053096A (en) * 2009-09-02 2011-03-17 Japan Atomic Energy Agency Neutron optical element
JP2011247825A (en) * 2010-05-28 2011-12-08 Kyoto Univ Method for manufacturing neutron mirror, and neutron mirror
CN109916926A (en) * 2019-03-15 2019-06-21 中国科学院上海应用物理研究所 A method of using change in size behavior of the ion beam irradiation measurement nuclear graphite under radiation environment
CN109916926B (en) * 2019-03-15 2021-08-06 中国科学院上海应用物理研究所 Method for measuring size change behavior of nuclear graphite in irradiation environment by adopting ion beam irradiation

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