JPS62107895A - 高温耐熱カプセルの溶封方法 - 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】 Ｅ産業上の利用分野コ 本発明は、高融点金属製のカプセルを被封入物に対する
熱的影響をあまり及ぼさないように溶封する方法に関し
、特に限定されるものではないが例えば核燃料物質等の
熱停留法による融点測定用試料を製作するのに好適な高
温耐熱カプセルの溶封方法に関するものである。

［従来の技術］ 酸化ウランや酸化プルトニウムのような核燃料物質の融
点（約２５００〜２８００℃）を測定する方法の一つに
カプセル密封式の熱停留法がある。この方法は、予め核
燃料物質をカプセル中に封入しておき、昇温中に被封入
物が溶融する時の潜熱によるカプセルの温度上昇速度の
低下を検知することにより融点を測定する方法である。

このため測定の前準備として、それら被封入物をタング
ステン（融点約３０００℃）等の高融点金属製のカプセ
ルに密封する必要がある。

従来技術では、有底円筒状のカプセル本体中に被封入物
を入れ、単に円板状の蓋をカプセル本体の上端開口部に
嵌合し、周囲を電子ビーム溶接等により溶封する構成が
採られている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが溶封の際、溶接部分の温度はカプセル構成材の
融点以上（即ちタングステン力プセルの場合には約３０
００°Ｃ以上）になるためカプセル内の被封入物に大き
な熱的影響を与え、封入可能な物質が制限されるという
問題があった。

従って例えば原子炉で使用済みの核燃料物質の場合には
、溶封作業時に加わる溶接入熱によって含蓄されている
ガスや連発性物質が放出されるためカプセル溶封作業が
不可能であった。

このため被封入物としてはガス発生の少ない原子炉で未
使用の核燃料物質に限定されていたのである。

しかしながら実際問題としては原子炉において使用中の
核燃料物質の融点は設計土掻めて重要な物性の一つであ
る。照射を受けた放射性物質の融点は、核分裂生成物と
核燃料物質との多元系物質の形成により融点降下を生じ
る可能性や照射による酸素と金属のモル比の変化、また
ウラン・プルトニウムの偏析等により変化する可能性が
あり、使用済み核燃料物質を用いた融点測定は極めて重
要な測定項目だからである。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、使用済み核燃料物質のようなガスや揮発性物質が放出
し易い被封入物であってもそれらに熱的影響を殆ど及ぼ
すことなく高融点金属製のカプセル中に溶封できるよう
な方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような目的を達成することの出来る本発明は、高
融点金属製のカプセル本体と蓋との接合部を薄肉構造と
して、少ない溶接エネルギーで迅速に溶封する方法であ
る。

つまり本発明では、蓋は板状の蓋本体の周囲に薄肉立上
り部が形成された構造をなし、筒状のカプセル本体は端
部に薄肉開口縁を形成した構造をなしている。そして前
記蓋をその薄肉立上り部がカプセル本体の薄肉開口縁で
囲繞されるように嵌合し、互いに当接した薄肉開口縁と
薄肉立上り部の端部を丸めるように電子ビーム溶接法等
で溶封する方法である。

このような高温耐熱カプセルの溶封方法は、例えば酸化
物核燃料物質の熱停留法による融点測定用の試料製作に
特に好適である。その場合にはカプセル本体および蓋の
構成材としてはタングステン等が用いられる。

［作用］ カプセル本体と蓋とはそれらの薄肉部同士を当１妾して
？８接するため、少ない溶を妾エネルギーで迅速に作業
できるからカプセル内の被封入物に対する熱的影響を極
力低減することが可能である。また溶接する部分のみ薄
肉化されているため溶接入熱がカプセル本体側に伝わり
難く、カプセル内に熱が蓄積し難い。

このため、含蓄されているガスや揮発性物質のため従来
カプセル中への溶封が不可能であるとされてきた使用済
み核燃料物質でも高融点金属製のカプセル内に溶封する
ことができる。

［実施例］ 第１図は本発明方法を実施するのに用いられる高温耐熱
カプセルの一例を示す縦断面図であり、第２図および第
３図はその溶接部の拡大説明図である。

高温耐熱カプセルは、タングステン等の高融点金属から
なる有、底円筒状のカプセル本体１０と、その上端開口
部を覆う同じくタングステン等の高融点金属からなる１
１２とから構成される。蓋１２は円板状の蓋本体１４と
、その周囲に形成されている薄肉立上り部１６を備えた
構造である。それに対してカプセル本体１０は上端に薄
肉開口縁１８を備え、その内周面側のやや下方にＩＥＩ
２の下面外周を受ける段部２０が形成された構造である
。なおりプセル本体１０の底面中央から立設されている
背蓋の管体２２は熱停留法による温度測定のためのもの
である。

高温耐熱カプセル内の被封入物（試料）の温度上昇は測
温孔２３を通して、２色温度計により連続測定できる。

本発明では第２図に明瞭に図示されているように、蓋１
２はその薄肉立上り部１６がカプセル本体１０の薄肉開
口縁１８で囲繞されるように段部２０上で嵌合する。予
めカプセル本体ｌＯ内に被封入物を充填し、蓋１２を被
せた後、互いに当接した薄肉開口縁１８と薄肉立上り部
１６の上端を丸めるように電子ビーム溶接法等で溶接す
る。溶接部分を符号２４で示す（第３図参照）。

次に実際に試作実験した結果について述べる。

カプセル本体１０および蓋１２がタングステンからなる
高温耐熱カプセル中に、含蓄ガスや揮発性物質を多量に
含んでいる使用済み酸化プルトニウム核燃料約Ｌｏｇを
充填し、電子ビーム溶接により溶封作業を行ったところ
、内部からガスや揮発性物質が放出することなく完全に
溶封することができた。そしてこの溶封完了したカプセ
ルを使って使用済み核燃料物質の融点を測定するため約
２９００℃まで昇温したところカプセルからの漏洩はな
く、融点測定中カプセルは健全性を保ち明確な融点デー
タが得られた。

第４図および第５図はそれぞれ本発明で用いられるカプ
セル本体と蓋との接合部分の他の例を示す拡大説明図で
ある。第４図は接合部の厚さｔがカプセル本体１２の厚
さＴと同等の場合であり、第５図は接合部の厚さｔがカ
プセル本体１２の厚さＴより厚い場合である。カプセル
本体１２の厚さＴがかなり厚い場合には、第１図の実施
例のように外側にも段部２６を設けこもよいが、あまり
厚くない場合にはこれらの実施例のように上端薄肉開口
縁１８の内側面のみに段部２０を形成してそこで蓋１２
を保持するような構造としてもよい。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、カプ
セル本体や蓋の形状については本発明の範囲内で種々変
更することができるし、それらの構成材料としては必ず
しもタングステンに限定されるものではない。またカプ
セルの用途も熱停留法で用いる溶封カプセルのみに限定
されるものではなく、高融点金属からなるカプセルの溶
封部ての分野にわたって適用できることは言うまでもな
い。

［発明の効果］ 本発明は上記のようにカプセル本体と蓋との接合部を共
に薄肉構造として、その薄肉接合部の端部を丸めるよう
に溶封する構成だから、溶接に必要なエネルギーが少な
（て済むし、溶接時に加えた熱は薄肉接合部に集中しカ
プセル内に蓄積しにくくなり、被封入物に対する熱的影
響を低減できるという優れた効果がある。

このため例えば熱停留法による核燃料物質の融点測定に
使用する密封カプセルを製作する場合に、従来技術では
含蓄されているガスや揮発性物質が放出されるために封
入できなかった使用済み核燃料物質等であっても、本発
明方法によって完全にカプセル中に密封でき、良好な熱
測定のデータを得ることが可能となるという優れた効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明で用いられる高融点金属カプセルの一例
を示す縦断面図、第２図はその接合部の嵌合状態を示す
要部断面図、第３図はその溶料後の状態を示す要部断面
図、第４図および第５図はそれぞれ本発明で用いられる
カプセル接合部の他の例を示す要部断面図である。 １０・・・カプセル本体、１２・・・蓋、１６・・・薄
肉立上り部、１８・・・薄肉開口縁、２４・・・溶封部
。 特許出願人　動力炉・核燃料開発事業団化　　理　　人
　　　　　　茂　　見　　　　　　穣第１図 とｊ 第４図 第２図 第３図 第５図 −”ＩＴヒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、高融点金属製の筒状カプセル本体の開口部を、高融
   点金属製の蓋で覆い周囲を溶封する方法において、蓋は
   周囲に薄肉立上り部が形成され、カプセル本体は端部に
   薄肉開口縁を形成した構造をなし、蓋をその薄肉立上り
   部がカプセル本体の薄肉開口縁で囲繞されるように嵌合
   し、互いに当接した薄肉開口縁と薄肉立上り部の端部を
   丸めるように溶接することを特徴とする高温耐熱カプセ
   ルの溶封方法。