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JPH0472907B2 - - Google Patents
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JPH0472907B2 - - Google Patents

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JPH0472907B2
JPH0472907B2 JP58248501A JP24850183A JPH0472907B2 JP H0472907 B2 JPH0472907 B2 JP H0472907B2 JP 58248501 A JP58248501 A JP 58248501A JP 24850183 A JP24850183 A JP 24850183A JP H0472907 B2 JPH0472907 B2 JP H0472907B2
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JP
Japan
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guide tube
manufacturing
dissociation
ammonia gas
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JP58248501A
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Makoto Kasai
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/10Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/04Treatment of selected surface areas, e.g. using masks
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は原子炉計測素子用案内管の製造方法
および製造装置に関する。
〔背景技術およびその問題点〕
例えば沸騰水形原子炉においては、第1図に示
すように原子炉圧力容器11内に燃料集合体12
および冷却水13が容れられ、各部の中性子検出
あるいは炉内温度検出のために複数組の中性子検
出器集合体14(1組のみ図示)が設置される。
このため集合体14には複数個の中性子検出器1
5,15…が挿入されている。すなわち集合体1
4は第2図および第3図に示すように保護管16
の内部に複数の中性子検出器15,15…および
その出力リード17,17…が挿通され、さらに
この発明の対象である案内管18が挿入されてい
る。この案内管18は径小長尺のステンレス鋼の
パイプからなり、原子炉の運転にあたつて各中性
子検出器の検出性能を校正する目的で校正用の計
測素子(図示せず)をその内部に通すためのもの
である。これは、校正用計測素子をくり返し挿
入、引抜きするため、その内面に第4図に示すよ
うに窒化鋼の層19が形成されている。この窒化
層19は、案内管の全長にわたつて十分な硬度
と、とくに全体にわたつて均一な層厚で形成され
ていなければならない。なぜならば、層が全体的
に或いは部分的に薄すぎると耐摩耗性の点で寿命
が短くなり、また逆に厚すぎると脆弱となり、い
ずれの場合も信頼性の乏しいものとなる。案内管
は例えば、内直径寸法が7mm、肉厚が1.5mm、全
長が14mという、径小で長尺のステンレス鋼パイ
プで形成される。そしてこの案内管を高温に加熱
しつつアンモニアガスを通して窒化層を形成す
る。生成される窒化層の厚さは処理温度、時間、
およびアンモニアガスの解離度に依存する。上記
のように案内管は径小で長尺であるため、温度を
全体にわたつて均一に保つこと、またアンモニア
ガスを全体に均一に接触させることは容易なく、
さらにまたガスの解離度を均一に保つことも容易
ではない。このような事情のため案内管の内面窒
化層の厚さを高硬度で均一に形成することは困難
であつた。
〔発明の目的〕
この発明は、案内管の内面に全体にわたつて所
望の厚さで均一な質の窒化層を能率よく形成し
て、信頼性の高い原子炉計測素子用の案内管を製
造する方法、およびこの方法の実施に直接使用す
る製造装置を提供するものである。
〔発明の概要〕
この発明の製造方法の特徴は、案内管を高温に
加熱するとともにアンモニアガスを案内管の両開
口端の一方から他方に交互に複数回流通方向を変
えて導入、排出させ窒化層を形成する点にある。
さらにまた、案内管を所定の高温度に保持すると
ともに、その間のアンモニアガスの解離度を20%
乃至45%の範囲内に制御して処理することも一特
徴としている。
またこの発明の製造装置は、径小長尺の複数本
の被処理案内管を収容する加熱炉と、案内管の両
端に共通に接続される一対のマニホールドと、こ
れら各マニホールドに各々接続されたガス導入パ
イプおよびガス排出パイプと、これら各パイプへ
のガス導入、排出を切換える如く接続された一対
の切換バルブと、ガス導入用切換バルブの上流に
圧力制御バルブを介して接続されたアンモニアガ
ス源と、上記ガス排出用切換バルブの下流に接続
されアンモニアガスの解離度を検出するガス分析
計とを具備してなることを特徴としている。
これによつて所望の厚さで且つ全体にわたつて
比較的均一な窒化層を形成でき、信頼性の高い案
内管を得ることができる。
〔発明の実施例〕
以下第5図および第6図を参照してこの発明の
実施例を説明する。なお、同一部分は同一符号で
あらわす。
まずこの発明の製造方法の実施に直接使用する
製造装置の構成を第5図により説明する。この装
置は長い電熱炉21を有し、その両端部に一対の
マニホールド22,23を有し、これらマニホー
ルドに被処理ステンレス鋼長尺案内管18が複数
本接続される。マニホールド22,23にはガス
導入管24a,24bおよび排出管25a,25
bがそれぞれ接続されている。ガス導入径路につ
いて述べると、アンモニアガス(NH3)ガス源
26は、バルブ27、電磁バルブ28、圧力制御
バルブ29、流量計30、逆止弁31を経て電磁
切換バルブ32,33に接続されている。また、
窒素N2のような不活性ガス源34は、バルブ3
5、電磁バルブ36、流量計37逆止弁38を介
して同じく切換バルブ32,33に接続されてい
る。切換バルブの一方32は一方のマニホールド
22に、他方のバルブ33は他方のマニホールド
23にそれぞれガス導入管24a,24bを介し
て接続されている。なお図中の符号Gは圧力計を
あらわし、ガス管径路に示した矢印はガスの流れ
方向をあらわしている。各マニホールド22,2
3のガス排出管25a,25bは、もう1組の電
磁切換バルブ39,40に接続され、その出口は
電磁バルブ41、流量計42、ガス分析計43、
電磁バルブ44を介してガス排出器すなわちスク
ラバ45に接続されている。また切換バルブ2
9,40の出口は、バイパス用のバルブ46を介
してバイパス路からスクラバ45へ通じており、
さらにバルブ47を介してビユーレツト48を介
して同じくスクラバ45に接続されている。なお
符号53は水タンク、49は水バルブをあらわ
し、いずれもビユーレツト48に付属している。
このビユーレツト48、およびガス分析計43
は、被処理案内管を通つて出てきたアンモニアガ
スの解離度を測定するものであり、分析計43の
出力信号はレコーダ50に自動記録され、また同
じくこの出力信号は圧力制御器51に与えられ、
この制御器51はNH3ガス源経路の圧力制御バ
ルブ29の圧力を自動制御するようになつてい
る。切換バルブ32,33,39,40は、切換
制御器52により、導入ガスがマニホールドから
被処理案内管18に流れる方向を図の左、右方向
に自動的に切換える。すなわち切換バルブ32か
ら導入パイプ24a、図の左のマニホールド22
から案内管を通り、図の右のマニホールド23を
通つて排出管25bを経て切換バルブ40を通り
排出経路に至る順路と、この順路を遮断するとと
もに切換バルブ33から導入管24b、図の右側
のマニホールド23、案内管、左のマニホールド
22、排出管25a、切換バルブ39を通る順路
とが、各切換バルブの電磁コイルへの通電制御に
よつて切換えるものである。
次に、第6図をも参照しながら処理手順を説明
する。まず第6図に符号aで示す工程すなわち被
処理案内管の両端をマニホールドに接続して電熱
炉内に装着し、炉温を上げる前に案内管の内部に
NH3ガスを十分流し、内部の空気を排出してガ
ス置換する工程からはじめる。同図において実線
曲線(NH3)がアンモニアガスの流量をあらわ
している。この工程aのあと、NH3ガスの流量
を低減し、電熱炉の温度を上昇させ案内管の温度
Tを上昇させてゆく工程bにすすむ。なおこの温
度上昇途中において案内管の内表面酸化層の除去
のためHN3ガスを微量流しながらマニホールド
内に塩化ビニール系樹脂のビーズを投入しその気
化ガスを案内管に通す。この工程bの後段で炉内
温度を一定に保持して案内管の温度の均一化をは
かる。次に工程cにおいて温度をさらに上げつつ
NH3ガスの流量を一気に増加し、窒化処理をは
じめる。すなわちNH3ガスが高温分解に適する
温度に保ちながら工程dでNH3ガスの流量を制
御しつつ装置の切換制御器52により各切換バル
ブを切換え動作させて所定時間ごとにNH3ガス
の流れ方向を交互に切換える。例えばNH3ガス
の流れ方向を5分ごとに逆転させ、5〜20回、自
動的にくり返す。その間、装置のガス分析計43
あるいはビユーレツト48による排出経路の
NH3ガスの解離度(2NH3→3H2+2N)を検出
し、その解離度に応じて圧力制御器51および圧
力制御バルブ29を制御して導入NH3ガスの流
量を制御する。この制御領域を第6図に斜線領域
Pであらわしている。例えば解離度が20%以下と
いう低い場合には圧力制御バルブ29を締めてゆ
き流量を減らし、解離度が上昇するように制御す
る。また逆に排出NH3ガスの解離度が45%以上
という高い場合はNH3導入ガス流量を増加して
解離度が低下してゆくように制御する。そしてこ
の工程の間、好ましくは解離度が20%乃至45%の
範囲内になるように制御される。こうして所定時
間処理したのち炉温を降下させると同時にNH3
ガスの導入を停止し、引き続いて案内管の酸化防
止のためN2ガスを導入しつつ徐冷する工程eに
移る。
以上の処理によつて案内管の内面に好ましくは
60μm〜70μmの厚さの窒化鋼の層を形成すること
ができる。なおこの発明の装置において各バルブ
等は以上の処理を行なうように制御され、またガ
ス分析計に並列に設けられたバイパス経路は、分
析計へのガス流量が計測精度を最適とする量に設
定するための径路である。またビユーレツトは計
測の校正のためなどに用い、総合的なガス分析精
度を高め、維持するのにも有効である。勿論
NH3源からの流量制御は手動で行なうこともで
き、あるいは前述の如く自動制御とすることもで
きる。
〔発明の効果〕
この発明の製造方法は、アンモニアガスを高温
で分解し径小長尺の案内管に流れ方向を交互に切
り換えて複数回くり返しながら窒化処理するた
め、例えば内直径が7mmで長さが14mというよう
な案内管でも、窒化鋼層の厚さのばらつきをわず
かなものとし、再現性よく製造することができ
る。とくに解離度を20%〜45%の範囲内に制御し
て処理することにより、硬度のすぐれた所定膜厚
の窒化層をせいぜい30分〜1時間の窒化処理(工
程d)により得ることができる。
またこの発明の装置により、自動的に上記製造
方法を確実に実施でき、高能率に、且つ安定に処
理できる。
このように原子炉用部材として信頼性の高い案
内管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は原子炉の概略構成図、第2図はその検
出器集合体の縦断面図、第3図は第2図の3−3
における横断面図、第4図はその案内管の拡大横
断面図、第5図はこの発明の装置の実施例を示す
構成系統図、第6図はこの発明の製造方法の実施
例の工程における温度、ガス流量制御曲線図であ
る。 18…案内管、19…窒化層、21…電熱炉、
22,23…マニホールド、32,33,39,
40…切換制御バルブ、26…アンモニアガス
源、29…圧力制御バルブ、43…ガス分析計、
48…ビユーレツト、51…圧力制御器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ステンレス鋼からなる径小長尺の原子炉計測
    素子用案内管の内面に窒化層を形成する製造方法
    において、上記案内管を高温に加熱するとともに
    アンモニアガスを案内管の両開口端の一方から他
    方に交互に複数回流通方向を変えて導入、排出さ
    せ窒化層を形成することを特徴とする原子炉計測
    素子用案内管の製造方法。 2 案内管を所定の高温度に保持するとともに、
    その間のアンモニアガスの解離度を20%乃至45%
    の範囲内に制御して処理する特許請求の範囲第1
    項記載の製造方法。 3 径小長尺の複数本の原子炉計測素子用案内管
    を収容する加熱炉と、上記案内管の両端に共通に
    接続される一対のマニホールドと、これら各マニ
    ホールドに各々接続されたガス導入パイプおよび
    ガス排出パイプと、これら各パイプへのガス導
    入、排出を切換える如く接続された一対の切換バ
    ルブと、ガス導入用切換バルブの上流に圧力制御
    バルブを介して接続されたアンモニアガス源と、
    上記ガス排出用切換バルブの下流に接続されたア
    ンモニアガスの解離度を検出するガス分析計とを
    具備してなる原子炉計測素子用案内管の製造装
    置。
JP58248501A 1983-12-24 1983-12-24 原子炉計測素子用案内管の製造方法および製造装置 Granted JPS60135563A (ja)

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