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Reduction of hydrogen content in pure Ti

純チタン中の水素濃度の低減化処理

荻原 徳男; 菅沼 和明 ; 引地 裕輔; 神谷 潤一郎   ; 金正 倫計  ; 祐延 悟*

Ogiwara, Norio; Suganuma, Kazuaki; Hikichi, Yusuke; Kamiya, Junichiro; Kinsho, Michikazu; Sukenobu, Satoru*

J-PARC 3GeVシンクロトン用のダクト・ベローズには、残留放射能が少ないことから純Tiを採用している。陽子加速器ではイオン衝撃による水素の放出が主なガス放出機構である。このイオン誘起脱離の抑制には、バルク中の水素濃度を低減することが有効なはずなので、Ti中の水素濃度を真空脱ガス処理により低減させることとした。熱脱離特性及び水素濃度変化の測定から、550$$^{circ}$$C以上での脱ガスが有効であることが判明した。また、高温での結晶粒の成長による機械強度の劣化が懸念されるが、750$$^{circ}$$Cで12hの熱処理でも機械強度の劣化はおよそ10%であり、問題とならない。以上に基づき、実機RCSではTi材を高温で脱ガス処理した。

Pure Ti is adopted as a material for ducts and bellows at the 3 GeV-RCS in J-PARC project, because of its small residual radioactivity. In the particle accelerator, the H$$_{2}$$ outgassing due to ion impact is often dominant gas release. As the reduction of hydrogen content probably leads to the suppression of ion induced desorption, we intend to reduce the hydrogen content in the Ti by in-situ vacuum baking. First of all, thermal desorption behavior and the change in hydrogen content have been investigated. The vacuum firing over than 550$$^{circ}$$C is effective to reduce the hydrogen content in the Ti. The mechanical properties have been also monitored because a grain growth leads to the decrease of mechanical strength. Even after the treatment at 750$$^{circ}$$C for 12 h the decreases in tensile and yield strength are so small ($$sim$$10%) that we have no anxiety about the reduction of mechanical strength. Based upon this study, the vacuum firing has been applied for the RCS machine.

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