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Silver-indium-cadmium decoupler and liner

銀・インジウム・カドミウムデカップラ-及びライナー

原田 正英; 斎藤 滋; 勅使河原 誠; 川合 將義*; 菊地 賢司; 渡辺 昇; 池田 裕二郎

Harada, Masahide; Saito, Shigeru; Teshigawara, Makoto; Kawai, Masayoshi*; Kikuchi, Kenji; Watanabe, Noboru; Ikeda, Yujiro

大強度中性子源のデカップラー材として、デカップリングエネルギー1eVを達成でき、(n,$$gamma$$)反応がベースのためヘリウムガス生成量が小さい、銀・インジウム・カドミウム合金(AIC)を提案した。Cd及びB$$_4$$Cデカップラーとさまざまな観点から比較した結果、有力であると判断し、デカップラー・ライナー材として、AICを採用した。現設計において、AICは、2.5mm厚のAg-35%wtCd及び0.5mm厚のAg-15%wtInとしている。デカップラー・ライナーは、構造材のAl合金にHIPにより接合され、Al合金を通して水冷される。最適なHIP条件を見つけるために、小試験片($$phi$$20$$times$$2mm)のAg-Cd及びAg-Inを幾つかの種類のAl合金カプセル($$phi$$22mm,底厚3mm,蓋厚1mm)封入して、試験を行った。その結果、最適HIP条件として、500$$^{circ}$$C, 100MPa, 保持時間60分が得られた。さらに、より現実的なサイズである大試験片(Ag-Cd: 200$$times$$200$$times$$2.5mm, Ag-In: 200$$times$$200$$times$$0.5mm, A5083 and A6061: 210$$times$$210$$times$$21mm)による試験を行っている。

As a decoupler material for intense neutron sources, we proposed a new composite material based on the (n,$$gamma$$) reaction, silver-indium-cadmium alloy (AIC), which had lettle helium gas production rate and higher decoupling energy ($$sim$$1eV). We compared an AIC decoupler with Cd and B$$_4$$C decouplers from various viewpoints and finally selected AIC as decoupler and liner materials. In the current design, we adopted AIC of 2.5mm thick with a composition of Ag-35wt%Cd and 0.5mm thick with Ag-15wt%In. A decoupler and a liner can be bonded to structural material (Al-alloy) by HIP for water cooling through Al-alloy. To find the optimal HIP condition, small pieces of Ag-Cd and Ag-In ($$phi$$20$$times$$2mm) were enclosed in Al-alloy capsules ($$phi$$22mm, 3mm thick bottom plate and 1mm thick cap) of several Al-alloys. The optimal condition was found to be 500$$^{circ}$$C with a holding time of 60 minutes under a fixed pressure of 100MPa. Large pieces (Ag-Cd: 200$$times$$200$$times$$2.5mm, Ag-In: 200$$times$$200$$times$$0.5mm, A5083 and A6061: 210$$times$$210$$times$$21mm) were also tested aiming at more realistic size conditions.

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