JP4565766B2

JP4565766B2 - Method for manufacturing H-shaped beryllium frame member

Info

Publication number: JP4565766B2
Application number: JP2001102816A
Authority: JP
Inventors: 直樹坂本
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2021-04-02
Also published as: JP2002296387A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料試験炉に用いられるＨ形ベリリウム枠の各種部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ベリリウムは、中性子吸収断面積が小さく、しかも中性子の反射能が大きいために、高い中性子密度を必要とする材料試験炉の中性子反射体として最適な材料といわれている。
このため、従来から、材料試験炉の炉内に設置される燃料要素や反射体要素等を固定するための枠であるＨ形枠の素材としても使用されている。
【０００３】
ところで、このＨ形ベリリウム枠は、その使用期間が長期に及ぶと次第に曲がり大きくなってくる。この曲がり現象は、燃料領域側と反射体領域側における高速中性子照射量に差があるため、中性子照射によって発生するヘリウム量に差が生じ、これに起因した体積膨張（スエリング）差によって生じるものである。
【０００４】
このため、ベリリウム枠照射孔内に装荷されたキャプセルの冷却条件が悪化したり、炉心内の各要素のハンドリングに支障をきたすことになる。
従って、現在では、出力量で約 30000 MWd毎に定期的に交換することになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かようなＨ形ベリリウム枠を製造しようとする場合、素材であるベリリウムは延性の足りない、いわゆる脆性材料であることから、設計及び製作の面で多くの問題を抱えている。
中でも、ベリリウムは、衝撃に弱く、平面加工や孔開け加工時に欠けが発生し易いことから、平面粗度を良好にして切り欠き鋭敏性に対処しなければならないという大きな問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題を有利に克服し、入念な製作技術によって所定形状への成形を容易ならしめたＨ形ベリリウム枠部材の有利な製造方法を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、それぞれ上下に多分割された構造になる東枠と西枠をＨ形の両側とし、同じく上下に多分割された構造になる北枠を中間材として、東枠および西枠間に北枠を差し渡した構造になるＨ形ベリリウム枠において、東枠、西枠および北枠をそれぞれ構成する各分割部材を製造するに際し、
ベリリウムのホットプレスブロックから上記分割部材の素材取りを行ったのち、この素材に対し、最終形状に対して余肉を１mm程度設けた形状への加工であって、外周平面６面の平面切削加工及び孔開け加工を行う粗加工と、平面間の角部及び平面／孔間の角部に大き目のＣ面加工を施す中仕上げ１次加工と、仕上げ加工前の寸法まで切削加工を施す中仕上げ２次加工および製品図面どおりの寸法公差に仕上げる最終仕上げ加工からなる４段階の加工を施すことを特徴とするＨ形ベリリウム枠部材の製造方法である。
【０００８】
本発明において、ホットプレスブロックからの素材取りに際しては、プレス方向と同一方向で素材取りを行うことが望ましい。
【０００９】
なお、本発明におけるＨ形枠の部材とは、図１に示す受台１、Ｈ形の両側（東枠、西枠ともいう）２，３とそれら両者間に差し渡した中間材（北枠ともいう）４および東枠２、西枠３と北枠４とを接合するジョイント５を意味する。なお、東枠２、西枠３および北枠４はいずれも、上下に多分割された構造になっている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明では、Ｈ形ベリリウム枠部材用の素材として、ホットプレスにより製造したベリリウムブロックを使用する。というのは、このホットプレスブロックは、ヘリウムバブル形成を誘起し易い酸化物（B₂Ｏ）や鉄不純物（BeFe化合物）が少ないので、スエリングが少なく、また放射化した場合に非常に長い半減期を有する不純物（CoやSc等）の含有も少ないからである。
なお、ホットプレスブロックからの素材取りに際しては、ホットプレス材の機械的特性に異方性が有ることを考慮し、プレス方向と同一方向で素材取りを行い、使用時に受ける負荷に備える配慮をしておくことが好ましい。
【００１１】
次に、製作上での改善として、加工時に欠けが生じないように、切削加工を幾つかのプロセスに細分化し、各プロセスで最適の切削方法を採用することとした。
というのは、ベリリウムは、切削加工を施した場合、その結晶粒が大きいことから、表面粗さが十分小さな仕上げ加工をすることが難しいからである。すなわち、切欠鋭敏性を有するベリリウムの場合、良好な表面性状を得られないと、衝撃や応力に対して非常に弱くなるからである。
【００１２】
そこで、ベリリウムの加工中に発生し易い欠けを生じさせないために、粗加工、中仕上げ１次加工、中仕上げ２次加工及び最終仕上げ加工という４段階のプロセスを採用することにしたのである。
ここに、粗加工とは、最終形状に対して余肉を１mm程度設けた形状への加工であり、外周平面６面の平面切削加工及び孔開け加工を行う。この時の加工手段としては、フライス盤、マシニングセンタ等を用いる。
次に、中仕上げ１加工として、平面間の角部及び平面／孔間の角部に大き目のＣ面加工を施す。
その後、中仕上げ２次加工として、仕上げ加工前の寸法まで切削加工を施す。
そして、最後に、最終仕上げ加工にて製品図面どおりの寸法公差に仕上げるのである。
【００１３】
【発明の効果】
かくして、本発明によれば、入念な製作技術により、平面加工や孔開け加工時に欠けが発生することなしに、Ｈ形ベリリウム枠部材を所定形状に安定して成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｈ形ベリリウム枠の斜視図である。
【符号の説明】
１受台
２東枠
３西枠
４北枠
５ジョイント[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing various members of an H-shaped beryllium frame used in a material test furnace.
[0002]
[Prior art]
Beryllium is said to be an optimal material as a neutron reflector for a material test reactor that requires a high neutron density because of its small neutron absorption cross-section and high neutron reflectivity.
For this reason, conventionally, it is also used as a material of an H-shaped frame which is a frame for fixing a fuel element, a reflector element, and the like installed in a furnace of a material test furnace.
[0003]
By the way, this H-shaped beryllium frame gradually bends and becomes larger when its use period is extended. This bending phenomenon is caused by the difference in the amount of helium generated by neutron irradiation due to the difference in the amount of fast neutron irradiation between the fuel region side and the reflector region side, and this is caused by the difference in volume expansion (swelling) due to this. is there.
[0004]
For this reason, the cooling conditions of the capsule loaded in the beryllium frame irradiation hole are deteriorated, and handling of each element in the core is hindered.
Therefore, at present, the output is to be replaced regularly every 30000 MWd.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when such an H-shaped beryllium frame is to be manufactured, since beryllium as a raw material is a so-called brittle material having insufficient ductility, it has many problems in terms of design and manufacture.
Among them, beryllium is vulnerable to impacts, and is likely to be chipped at the time of flat processing or drilling. Therefore, there has been a big problem that it is necessary to cope with notch sensitivity by improving the surface roughness.
[0006]
An object of the present invention is to propose an advantageous manufacturing method of an H-shaped beryllium frame member that advantageously overcomes the above-described problems and that can be easily formed into a predetermined shape by careful manufacturing technology.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention has an east frame and a west frame each having a multi-divided structure in the vertical direction on both sides of the H shape, and a north frame that also has a multi-divided structure in the vertical direction is used as an intermediate material. In the H-shaped beryllium frame that has a structure with a north frame in between, when manufacturing each divided member constituting the east frame, the west frame, and the north frame,
After removing the material of the above-mentioned divided member from a hot press block of beryllium, this material is processed into a shape in which a surplus of about 1 mm is provided with respect to the final shape, and plane cutting processing of six outer peripheral planes and a roughing performing hole drilling, finishing in performing primary processing and finishing, cutting to size before finishing in performing larger C face machining the corner portion between the corners and flat / hole between planes a secondary processing and the manufacturing method of the H-shaped beryllium frame member, characterized in that to facilities the processing of four steps consisting of the final finishing finished to dimensional tolerances of exactly product drawing.
[0008]
In the present invention, when removing the material from the hot press block, it is desirable to remove the material in the same direction as the pressing direction.
[0009]
The H-shaped frame member in the present invention includes the cradle 1 shown in FIG. 1, both sides of the H-shaped frame (also referred to as the east frame and the west frame) 2 and 3, and an intermediate material (both the north frame) passed between them. 4) and the east frame 2, and the joint 5 that joins the west frame 3 and the north frame 4. Note that the east frame 2, the west frame 3, and the north frame 4 are all multi-divided vertically.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be specifically described below.
In the present invention, a beryllium block manufactured by hot pressing is used as a material for the H-shaped beryllium frame member. This is because this hot press block has few oxides (B ₂ O) and iron impurities (BeFe compounds) that easily induce the formation of helium bubbles, so there is less swelling and a very long half-life when activated. This is because the content of impurities (such as Co and Sc) is small.
When removing material from the hot press block, take into account that the mechanical properties of the hot pressed material are anisotropic, take the material in the same direction as the press direction, and consider the load to be applied during use. It is preferable to keep it.
[0011]
Next, as an improvement in production, the cutting process was subdivided into several processes so that no chipping occurred during the machining, and the optimum cutting method was adopted in each process.
This is because beryllium, when subjected to cutting, has large crystal grains, and therefore it is difficult to finish with sufficiently small surface roughness. That is, in the case of beryllium having notch sensitivity, it is very weak against impact and stress unless good surface properties are obtained.
[0012]
Therefore, in order not to cause chipping that is likely to occur during processing of beryllium, a four-step process of roughing, intermediate finishing primary processing, intermediate finishing secondary processing, and final finishing processing is adopted.
Here, the roughing is processing to form a surplus of about 1 mm with respect to the final shape, and performs plane cutting processing and drilling processing on the six outer peripheral flat surfaces. As a processing means at this time, a milling machine, a machining center or the like is used.
Next, as the intermediate finishing 1 processing, large C surface processing is performed on the corners between the planes and the corners between the planes / holes.
After that, cutting is performed up to the dimensions before finishing as secondary finishing of intermediate finishing.
And finally, it is finished to the dimensional tolerance according to the product drawing in the final finishing process.
[0013]
【The invention's effect】
Thus, according to the present invention, the H-shaped beryllium frame member can be stably formed into a predetermined shape without any chipping during planar processing or drilling by a careful manufacturing technique.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an H-shaped beryllium frame.
[Explanation of symbols]
1 cradle 2 east frame 3 west frame 4 north frame 5 joint

Claims

それぞれ上下に多分割された構造になる東枠と西枠をＨ形の両側とし、同じく上下に多分割された構造になる北枠を中間材として、東枠および西枠間に北枠を差し渡した構造になるＨ形ベリリウム枠において、東枠、西枠および北枠をそれぞれ構成する各分割部材を製造するに際し、
ベリリウムのホットプレスブロックから上記分割部材の素材取りを行ったのち、この素材に対し、最終形状に対して余肉を１mm程度設けた形状への加工であって、外周平面６面の平面切削加工及び孔開け加工を行う粗加工と、平面間の角部及び平面／孔間の角部に大き目のＣ面加工を施す中仕上げ１次加工と、仕上げ加工前の寸法まで切削加工を施す中仕上げ２次加工および製品図面どおりの寸法公差に仕上げる最終仕上げ加工からなる４段階の加工を施すことを特徴とするＨ形ベリリウム枠部材の製造方法。 The east frame and the west frame, each of which has a multi-division structure, are used as both sides of the H shape. The north frame, which is also a multi-division structure, is used as an intermediate material, and the north frame is passed between the east and west frames. When manufacturing each divided member constituting the east frame, the west frame, and the north frame in the H-shaped beryllium frame having a different structure,
After removing the material of the above-mentioned divided member from a hot press block of beryllium, this material is processed into a shape in which a surplus of about 1 mm is provided with respect to the final shape, and plane cutting processing of six outer peripheral planes and a roughing performing hole drilling, finishing in performing primary processing and finishing, cutting to size before finishing in performing larger C face machining the corner portion between the corners and flat / hole between planes method of manufacturing a secondary processing and H-shaped beryllium frame member, characterized in that to facilities the processing of four steps consisting of the final finishing finished to dimensional tolerances of exactly product drawing.

請求項１において、ホットプレスブロックからプレス方向と同一方向で素材取りを行うことを特徴とするＨ形ベリリウム枠部材の製造方法。 2. The method of manufacturing an H-shaped beryllium frame member according to claim 1, wherein the material is removed from the hot press block in the same direction as the pressing direction.