JP2002020828A - Aluminum alloy material, its production method and basket and cask using the same - Google Patents
Aluminum alloy material, its production method and basket and cask using the sameInfo
- Publication number
- JP2002020828A JP2002020828A JP2000205777A JP2000205777A JP2002020828A JP 2002020828 A JP2002020828 A JP 2002020828A JP 2000205777 A JP2000205777 A JP 2000205777A JP 2000205777 A JP2000205777 A JP 2000205777A JP 2002020828 A JP2002020828 A JP 2002020828A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron
- aluminum alloy
- basket
- weight
- alloy powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
材およびその製造方法、ならびにそれを用いたバスケッ
トおよびキャスクに関する。特に、本発明は、使用済み
核燃料集合体を収容するためのバスケットまたはキャス
クなどのような原子力関連設備の構造部材、または放射
性物質の輸送・貯蔵容器などの構造部材およびその製造
方法に適用して有用な技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum alloy material and a method for producing the same, and a basket and a cask using the same. In particular, the present invention is applied to a structural member of a nuclear-related facility such as a basket or a cask for accommodating a spent nuclear fuel assembly, or a structural member such as a transport / storage container for radioactive materials and a method of manufacturing the same. Regarding useful techniques.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ホウ素（Ｂ：ボロン）は中性子吸収能を
有するため、ホウ素を含有したアルミニウム合金材は、
主に原子力関連設備の構造部材として用いられる。従
来、ホウ素を添加したアルミニウム（Ａｌ）合金材を鋳
造により製造する場合には、図１１に示すように、アル
ミニウム合金地金に粉末状のホウ素を添加し（ステップ
Ｓ１１）、それを溶融、溶解し（ステップＳ１２）、鋳
造する（ステップＳ１３）方法が採用されている。ある
いは、図１２に示すように、アルミニウム溶湯中にＫＢ
Ｆ4等のホウ弗化物を触媒とともに添加し（ステップＳ
２１）、溶融、溶解して（ステップＳ２２）アルミニウ
ム−ホウ素金属間化合物を生成させ（ステップＳ２
３）、それを鋳造する（ステップＳ２４）方法が採用さ
れている。2. Description of the Related Art Boron (B: boron) has a neutron absorbing ability.
It is mainly used as a structural member of nuclear facilities. Conventionally, when an aluminum (Al) alloy material to which boron is added is manufactured by casting, as shown in FIG. 11, powdery boron is added to an aluminum alloy ingot (step S11), which is melted and melted. (Step S12) and casting (Step S13). Alternatively, as shown in FIG.
Add a fluorinated compound such as F4 together with the catalyst (step S
21), melt and dissolve (Step S22) to form an aluminum-boron intermetallic compound (Step S2)
3), a method of casting it (step S24).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の鋳造法
では、アルミニウム合金溶湯中で比重の異なる多種のホ
ウ素化合物が生成され、それらが沈澱または浮揚する。
そのため、得られたアルミニウム合金材のホウ素含有量
は、実際のホウ素添加量よりも低くなるという問題点が
ある。また、発生するホウ素化合物の大きさの多くは数
百μｍ程度であることと、微細なホウ素化合物は凝集し
て粗大化するため、母材中のホウ素の均一性が得られな
いという問題点がある。ホウ素を添加したアルミニウム
合金材において、このようにホウ素含有量が低くなった
り、ホウ素の分布が不均一になると、十分な中性子吸収
能が得られなくなってしまう。In the above-mentioned conventional casting method, various kinds of boron compounds having different specific gravities are produced in a molten aluminum alloy, and they precipitate or float.
Therefore, there is a problem that the boron content of the obtained aluminum alloy material is lower than the actual boron content. In addition, many of the generated boron compounds are of the order of several hundred μm, and fine boron compounds aggregate and coarsen, so that the uniformity of boron in the base material cannot be obtained. is there. If the boron content of the boron-added aluminum alloy material is low or the distribution of boron is non-uniform, a sufficient neutron absorption ability cannot be obtained.
【０００４】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、ホウ素の含有量が高く、かつホウ素の分
布が均一であるホウ素含有アルミニウム合金材およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明
は、ホウ素の含有量が高く、かつホウ素の分布が均一で
あるホウ素含有アルミニウム合金材を用いて鋳造により
作製したバスケットおよびキャスクを得ることを目的と
する。[0004] The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a boron-containing aluminum alloy material having a high boron content and a uniform boron distribution, and a method for producing the same. And Another object of the present invention is to obtain a basket and a cask made by casting using a boron-containing aluminum alloy material having a high boron content and a uniform boron distribution.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は、鋭意研究の結果、あらかじめホウ素を
含有するアルミニウム合金粉末を製造し、それを単独
で、または炭化ホウ素（Ｂ4Ｃ）と混合した後、加圧成
形して圧粉体を形成し、それを加熱溶融して鋳造するの
が有効であるとの知見を得た。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have made intensive studies and produced in advance boron-containing aluminum alloy powder, and used it alone or with boron carbide (B4C). After mixing, it has been found that it is effective to form a green compact by pressure molding, heat-melt it and cast it.
【０００６】すなわち、本発明にかかるアルミニウム合
金材は、０．５重量％以上５重量％以下のホウ素と、ア
ルミニウムとからなるホウ素−アルミニウム合金粉末を
成形してなる成形体を加熱して鋳造したことを特徴とす
る。ここで、アルミニウム合金材はチタンまたはジルコ
ニウムを含んでいてもよい。That is, the aluminum alloy material according to the present invention was cast by heating a compact obtained by molding a boron-aluminum alloy powder comprising 0.5% to 5% by weight of boron and aluminum. It is characterized by the following. Here, the aluminum alloy material may include titanium or zirconium.
【０００７】また、本発明にかかるアルミニウム合金材
の製造方法は、０．５重量％以上５重量％以下のホウ素
と、アルミニウムとからなるホウ素−アルミニウム合金
粉末を成形し、得られた成形体を加熱して鋳造すること
を特徴とする。ここで、ホウ素−アルミニウム合金粉末
は、チタン（Ｔｉ）とホウ素とからなる化合物、または
ジルコニウム（Ｚｒ）とホウ素とからなる化合物、ある
いはその両方の化合物をさらに含んでいてもよい。Further, the method for producing an aluminum alloy material according to the present invention is characterized in that a boron-aluminum alloy powder comprising 0.5% by weight or more and 5% by weight or less of boron and aluminum is formed, and the obtained compact is formed. It is characterized by being cast by heating. Here, the boron-aluminum alloy powder may further contain a compound composed of titanium (Ti) and boron, a compound composed of zirconium (Zr) and boron, or a compound of both.
【０００８】また、ホウ素−アルミニウム合金粉末と炭
化ホウ素粉末とをあらかじめ混合しておいてから成形体
を製造してもよい。その際、ホウ素−アルミニウム合金
粉末と炭化ホウ素粉末との混合手段としてたとえばメカ
ニカルアロイ法を適用することができる。A compact may be manufactured after the boron-aluminum alloy powder and the boron carbide powder are mixed in advance. At that time, for example, a mechanical alloy method can be applied as a mixing means of the boron-aluminum alloy powder and the boron carbide powder.
【０００９】また、本発明にかかるバスケットは、個々
の使用済み核燃料集合体をキャスク内部の所定位置に収
納するための格子状断面を有し、０．５重量％以上５重
量％以下のホウ素と、アルミニウムとからなるホウ素−
アルミニウム合金粉末を成形し、得られた成形体を加熱
して鋳造してなるアルミニウム合金材で製造したことを
特徴とする。ここで、アルミニウム合金材はチタンまた
はジルコニウムを含んでいてもよい。また、バスケット
は、長手方向に複数段に分割されたバスケット分割体を
一体化させた構成となっていてもよい。Further, the basket according to the present invention has a lattice-shaped cross section for storing each spent nuclear fuel assembly at a predetermined position inside the cask, and contains 0.5% by weight or more and 5% by weight or less of boron. , Aluminum and boron-
It is characterized by being manufactured from an aluminum alloy material obtained by molding an aluminum alloy powder and heating and casting the obtained molded body. Here, the aluminum alloy material may include titanium or zirconium. Further, the basket may have a configuration in which basket divided bodies divided into a plurality of stages in the longitudinal direction are integrated.
【００１０】また、本発明にかかるキャスクは、個々の
使用済み核燃料集合体をキャスク内部の所定位置に収納
するための格子状断面を有し、０．５重量％以上５重量
％以下のホウ素と、アルミニウムとからなるホウ素−ア
ルミニウム合金粉末を成形し、得られた成形体を加熱し
て鋳造してなるアルミニウム合金材で製造したバスケッ
トと、耐圧を受け持つ胴本体とその外側を取り巻く中性
子遮蔽部とを備え、前記バスケットを内部に収納する中
空のキャスク本体と、前記使用済み核燃料集合体を前記
バスケットに出し入れするために設けられた前記キャス
ク本体の開口部に着脱可能な蓋と、を具備して構成した
ことを特徴とする。[0010] The cask according to the present invention has a lattice-shaped cross section for accommodating each spent nuclear fuel assembly at a predetermined position inside the cask, and contains 0.5% by weight to 5% by weight of boron. , A boron-aluminum alloy powder made of aluminum, and a basket made of an aluminum alloy material obtained by heating and casting the obtained molded body, a trunk body having pressure resistance and a neutron shielding portion surrounding the outside thereof Comprising a hollow cask body accommodating the basket therein, and a lid detachably attached to an opening of the cask body provided for taking the spent nuclear fuel assembly into and out of the basket. It is characterized by comprising.
【００１１】アルミニウム合金材またはホウ素−アルミ
ニウム合金粉末におけるホウ素の含有量が上記範囲であ
る理由は以下のとおりである。本発明にかかるアルミニ
ウム合金材を原子力分野における構造材、たとえば使用
済核燃料の貯蔵・輸送用容器の構造材として使用する場
合、上記下限値に満たないと、必要な中性子吸収能が得
られない。一方、上記上限値を超えると、ホウ素−アル
ミニウム合金粉末の製造は、ボロン量を高くするために
添加するチタン、ジルコニウムにより、粘性が高くなり
湯流れ性が非常に低下する。そのため、その溶湯をアト
マイズ製造することは非常に困難になるからである。The reason why the content of boron in the aluminum alloy material or the boron-aluminum alloy powder is within the above range is as follows. When the aluminum alloy material according to the present invention is used as a structural material in the field of nuclear power, for example, a structural material for a container for storing and transporting spent nuclear fuel, a required neutron absorbing ability cannot be obtained unless the above lower limit is satisfied. On the other hand, if it exceeds the above upper limit, in the production of boron-aluminum alloy powder, titanium and zirconium added to increase the amount of boron increase the viscosity and decrease the flowability of the molten metal. Therefore, it is very difficult to atomize the molten metal.
【００１２】この発明によれば、あらかじめホウ素−ア
ルミニウム合金粉末を製造し、それを成形して鋳造の原
料とするため、ホウ素の含有量が高いアルミニウム合金
材が得られるとともに、鋳造時にホウ素化合物が凝集し
て偏析するのを防ぐことができる。According to the present invention, since a boron-aluminum alloy powder is produced in advance and then formed into a raw material for casting, an aluminum alloy material having a high boron content can be obtained, and the boron compound is reduced during casting. Aggregation and segregation can be prevented.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるアルミニウ
ム合金材およびその製造方法、ならびにそれを用いたバ
スケットおよびキャスクの実施の形態について、添付図
面を参照して詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of an aluminum alloy material according to the present invention, a method for producing the same, and a basket and a cask using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【００１４】図１は、本発明にかかるアルミニウム合金
材の製造方法の一例を示す工程図である。まず、０．５
〜５重量％のホウ素を含有するホウ素−アルミニウム合
金粉末を急冷凝固法により製造する（ステップＳ３
１）。急冷凝固法としては、単ロール法、双ロール法、
エアアトマイズやガスアトマイズなどのアトマイズ法と
いった周知技術を採用できる。FIG. 1 is a process chart showing an example of a method for producing an aluminum alloy material according to the present invention. First, 0.5
A boron-aluminum alloy powder containing ５5% by weight of boron is produced by a rapid solidification method (step S3).
1). Single-roll method, twin-roll method,
Well-known techniques such as an atomizing method such as air atomizing and gas atomizing can be employed.
【００１５】このような急冷凝固法によって得られたホ
ウ素−アルミニウム合金粉末として好適な平均粒径は５
μｍ以上１５０μｍ以下である。その理由は、下限値未
満では微粉であるため、各粒子が擬集して大きな粒子の
塊になることと、たとえばアトマイズ法で製造する場合
には製造上の限界（微細な粉末だけを分け取る必要があ
り、粉末製造歩留が極端に悪化して、コストを急増させ
る）のためである。一方、上限値を超えると、たとえば
急冷凝固法で製造する際に急冷凝固でなくなるなどの製
造上の限界のためである。最も望ましい平均粒径は５０
〜１２０μｍである。また、急冷凝固の急冷速度は、１
０3〜１０4℃／ｓｅｃである。The preferred average particle size of the boron-aluminum alloy powder obtained by the rapid solidification method is 5
It is not less than μm and not more than 150 μm. The reason for this is that if the particle size is less than the lower limit value, the particles are fine powder, so that each particle may be aggregated to form a mass of large particles. The powder production yield is extremely deteriorated, and the cost is rapidly increased). On the other hand, if it exceeds the upper limit, it is due to manufacturing limitations such that rapid solidification does not occur when manufacturing by rapid solidification. The most desirable average particle size is 50
１２０120 μm. The rapid cooling rate of rapid solidification is 1
03 to 104 ° C / sec.
【００１６】また、ホウ素−アルミニウム合金粉末に
は、ホウ素−アルミニウム化合物の他に、ホウ素とチタ
ンの化合物またはホウ素とジルコニウムの化合物、ある
いはその両方が含まれていてもよい。チタンやジルコニ
ウムは、常温または高温のいずれの環境下においてもア
ルミニウム合金材に高強度性を付与する特性を有する。The boron-aluminum alloy powder may contain a boron-titanium compound, a boron-zirconium compound, or both, in addition to the boron-aluminum compound. Titanium and zirconium have the property of imparting high strength to an aluminum alloy material under both normal temperature and high temperature environments.
【００１７】つづいて、ホウ素−アルミニウム合金粉末
を冷間成形する（ステップＳ３２）。具体的には、粉末
をラバーケース内に入れて１０-2Ｔｏｒｒ程度まで真空
引きした後、気密テープにより真空封入し、ＣＩＰ（Co
ld Isostatic Press）により常温で全方向から均一に高
圧をかけ、粉末成形を行う。ＣＩＰの成形条件は、成形
圧力を１００ＭＰａ〜２００ＭＰａとする。ＣＩＰ処理
により、紛状体の体積は約２割ほど減少する。ＣＩＰに
よって全方向から均一に圧力を加えることにより、成形
密度のバラツキの少ない高密度な成型品を得ることがで
きる。Subsequently, the boron-aluminum alloy powder is cold-formed (step S32). Specifically, after placing the powder in a rubber case and evacuating it to about 10 -2 Torr, the powder is sealed in vacuum with an airtight tape, and the CIP (Co
ld Isostatic Press) to uniformly apply high pressure from all directions at room temperature to perform powder molding. The molding conditions for the CIP are a molding pressure of 100 MPa to 200 MPa. By the CIP treatment, the volume of the powder is reduced by about 20%. By applying pressure uniformly from all directions by CIP, a high-density molded product with little variation in molding density can be obtained.
【００１８】つづいて、得られた成形体（圧粉体）を焼
結する（ステップＳ３３）。具体的には、前記予備成形
体を真空焼結、あるいはＨＩＰ（Hot Isostatic Pres
s）もしくはホットプレスで焼結する。真空焼結では、
予備成形体をそのまま真空度１０-2〜１０-5Ｔｏｒｒま
で真空引きする。その際の、真空度は１０-3Ｔｏｒｒ程
度が好ましい。真空度が低いと加熱した際に酸化物等が
生成し、真空度が高いと大型製品を適用する場合、非常
に長時間保持が必要となり実用的でないためである。真
空にした後、予備成型品を加熱し、焼結温度で保持し炉
冷する。焼結温度が高いほど焼結密度は高まる傾向にあ
るが、アルミニウム合金にもよるが６４０℃を超えると
溶融をし始めるので、５００〜６３０℃でアルミニウム
合金粉末組成の溶融し始める温度の１０〜５０℃低い温
度を焼結温度とするのが好ましい。保持時間は焼結温度
との関係で一概に言えないが、１〜２０時間が実用的な
範囲であるが、１０時間が好ましい。ＨＩＰ及びホット
プレス（予備成形体を加熱して一軸加圧下で焼結）は、
予備成形体をアルミニウム缶（アルミニウム合金継ぎ目
無し缶：ＪＩＳ６０６３）に真空封入する。缶内は、１
０-4Ｔｏｒｒ程度まで真空引きし、３００〜５００℃の
温度まで昇温する。この脱ガス工程により缶内のガス成
分及び水分を除去する。その後、真空脱ガスした成形品
をＨＩＰもしくはホットプレスで成形する。ＨＩＰの成
形条件は、温度４００〜４５０℃、圧力と時間は相関が
あり、圧力が高いと時間は短くて済むという関係がある
ので一概に言えないが、例としては時間３０秒〜数分、
圧力６０００Ｔｏｎである。なお、この焼結工程を省略
してもよい。Subsequently, the obtained compact (compact) is sintered (step S33). Specifically, the preform is vacuum sintered or HIP (Hot Isostatic Pressed).
s) Or sinter by hot pressing. In vacuum sintering,
The preform is evacuated as it is to a degree of vacuum of 10 @ -2 to 10 @ -5 Torr. At this time, the degree of vacuum is preferably about 10 -3 Torr. When the degree of vacuum is low, oxides and the like are generated when heated, and when the degree of vacuum is high, when a large product is applied, holding for a very long time is required, which is not practical. After evacuation, the preform is heated, held at the sintering temperature and furnace cooled. Although the sintering density tends to increase as the sintering temperature increases, depending on the aluminum alloy, melting starts at 640 ° C. or higher, so that the temperature at which the aluminum alloy powder composition starts melting at 500 to 630 ° C. Preferably, a temperature lower by 50 ° C. is set as the sintering temperature. Although the holding time cannot be unconditionally determined in relation to the sintering temperature, it is in a practical range of 1 to 20 hours, but is preferably 10 hours. HIP and hot pressing (heating the preform and sintering under uniaxial pressure)
The preform is vacuum-sealed in an aluminum can (aluminum alloy seamless can: JIS6063). 1 in the can
Vacuum to about 0-4 Torr and raise the temperature to 300-500 ° C. This degassing step removes gas components and moisture in the can. Thereafter, the vacuum degassed molded product is molded by HIP or hot press. The molding conditions for HIP are as follows: temperature 400 to 450 ° C., pressure and time have a correlation, and if the pressure is high, there is a relationship that the time can be shortened.
The pressure is 6000 Ton. Note that this sintering step may be omitted.
【００１９】つづいて、得られた焼結体（焼結を省略す
る場合には、ステップＳ３２で得られた圧粉体）を溶融
近傍温度で加熱溶融し（ステップＳ３４）、所望形状に
鋳造する（ステップＳ３５）。アルミニウム合金の溶解
温度範囲はその組成によって決まっており、純アルミニ
ウム（Ａ１１６０）は６４６〜６５７℃、６０００系の
６Ｎ０１は６１５〜６５２℃である。加熱溶融温度は、
完全溶融温度の約１０〜５０℃高い温度で鋳造する。但
し、半溶融鋳造法を採用する場合、攪拌して半溶融状態
で鋳造を実施するため、完全溶融温度の約１０〜５０℃
低い温度で鋳造する。なお、一度均一分散したボロンを
含むボロン化合物はこの鋳造温度では偏析を生じない。Subsequently, the obtained sintered body (when sintering is omitted, the green compact obtained in step S32) is heated and melted at a temperature near melting (step S34) and cast into a desired shape. (Step S35). The melting temperature range of the aluminum alloy is determined by its composition. Pure aluminum (A1160) has a temperature of 646 to 657 ° C, and 6000 series 6N01 has a temperature of 615 to 652 ° C. The heat melting temperature is
Cast at a temperature about 10 to 50 ° C. higher than the complete melting temperature. However, when the semi-solid casting method is employed, the casting is performed in a semi-molten state by stirring, so that the complete melting temperature is about 10 to 50 ° C.
Cast at low temperature. It should be noted that a boron compound containing boron once dispersed uniformly does not cause segregation at this casting temperature.
【００２０】鋳造法としては、ダイキャスト法、ロスト
ワックス法、砂型鋳造法、プラスターモールド法または
半溶融鋳造法などを採用することができる。なお、鋳造
の代わりに、ホウ素−アルミニウム合金粉末の焼結体を
熱間押出しすることによっても所望形状に成形すること
ができる。その際の押出条件については、製造品のサイ
ズにより適正な押出圧力の能力がある装置を選定するの
で装置が異なる。たとえば、押出形状（断面）が幅４８
ｍｍ、厚さ１２ｍｍのＡｌ−５％Ｔｉ−１％Ｂの成型品
（ビレット）の場合、５００Ｔｏｎの押出機を用いて熱
間で押し出す。この場合の押出温度は４３０〜５５０℃
であるが、この材料の押出温度は５００℃で押出比約１
２で、押出時間は約５００秒である。As a casting method, a die casting method, a lost wax method, a sand casting method, a plaster molding method, a semi-solid casting method, or the like can be employed. Note that, instead of casting, a sintered body of boron-aluminum alloy powder can be formed into a desired shape by hot extrusion. Extrusion conditions at that time differ depending on the size of the product because an apparatus having an appropriate extrusion pressure capability is selected. For example, if the extruded shape (cross section) has a width of 48
In the case of a molded product (a billet) of Al-5% Ti-1% B having a thickness of 12 mm and a thickness of 12 mm, it is extruded hot using an extruder of 500 Ton. The extrusion temperature in this case is 430-550 ° C
The extrusion temperature of this material is 500 ° C. and the extrusion ratio is about 1
At 2, the extrusion time is about 500 seconds.
【００２１】図２は、本発明にかかるアルミニウム合金
材の他の製造方法を示す工程図である。図１に示す製造
方法と異なる工程についてのみ詳細に説明する。まず、
上述したステップＳ３１と同様にして、０．５〜５重量
％のホウ素を含有するホウ素−アルミニウム合金粉末を
急冷凝固法により製造する。また、炭化ホウ素粉末を用
意する（ステップＳ４１）。炭化ホウ素粉末の好適な平
均粒径は、１〜６０μｍである。その理由は、平均粒径
が１μｍ未満では微粉のために各粒子が凝集するので、
結局大きな粒子の塊になって均一な分散が得られなくな
ることと歩留まりが極端に悪くなるためであり、６０μ
ｍを超えると、それらが異物となって材料強度や押出性
を低下させるのみならず、さらには材料の切削加工性も
悪化するからである。FIG. 2 is a process chart showing another method of manufacturing the aluminum alloy material according to the present invention. Only steps different from the manufacturing method shown in FIG. 1 will be described in detail. First,
In the same manner as in step S31 described above, a boron-aluminum alloy powder containing 0.5 to 5% by weight of boron is produced by a rapid solidification method. Further, a boron carbide powder is prepared (Step S41). A suitable average particle size of the boron carbide powder is 1 to 60 μm. The reason is that if the average particle size is less than 1 μm, each particle will aggregate due to fine powder,
This is because a large particle mass eventually results in no uniform dispersion and the yield becomes extremely poor.
If it exceeds m, not only do they become foreign substances, which lowers the material strength and extrudability, but also deteriorates the machinability of the material.
【００２２】そして、ホウ素−アルミニウム合金粉末と
炭化ホウ素粉末とをＶ型混合機やクロスロータリミキサ
ーなどにより混合する（ステップＳ４２）。粉末の混合
について、混合時間は粉末量により、量が少ないと混合
時間が短くて良いが、量が多くなると混合時間が長くな
る。Ｖ型混合機やクロスロータリミキサーなどを用いた
場合、混合時間約１０分〜１０時間である。例えば、Ｖ
型混合機を用いて約１５０ｋｇの粉末を混合する場合は
約８時間である。Then, the boron-aluminum alloy powder and the boron carbide powder are mixed by a V-type mixer, a cross rotary mixer or the like (step S42). Regarding the mixing of the powders, the mixing time depends on the amount of the powder, and if the amount is small, the mixing time may be short. When a V-type mixer or a cross rotary mixer is used, the mixing time is about 10 minutes to 10 hours. For example, V
It takes about 8 hours to mix about 150 kg of powder using a mold mixer.
【００２３】ここで、炭化ホウ素を添加する理由は、炭
化ホウ素を少量添加すると大きな中性子吸収能が得られ
ることと、非常に高い硬度を有するなど構造材への添加
粒子として好適な特性を有するからである。The reason why boron carbide is added is that a large amount of boron carbide can be added to obtain a large neutron absorbing ability, and that boron carbide has very high hardness and has properties suitable as particles added to structural materials. It is.
【００２４】以下、上記ステップＳ３２〜Ｓ３５と同様
にして、冷間成形（ステップＳ４３）、焼結（ステップ
Ｓ４４）、加熱溶融（ステップＳ４５）および鋳造（ス
テップＳ４６）をおこなう。なお、ステップＳ４４の焼
結工程を省略してもよいし、ステップＳ４６で焼結体を
熱間押出しすることもできる。Thereafter, cold forming (step S43), sintering (step S44), heat melting (step S45), and casting (step S46) are performed in the same manner as in steps S32 to S35. The sintering step in step S44 may be omitted, or the sintered body may be hot extruded in step S46.
【００２５】図３は、本発明にかかるアルミニウム合金
材のさらに他の製造方法を示す工程図である。図１に示
す製造方法と異なる工程についてのみ詳細に説明する。
まず、上述したステップＳ３１と同様にして、０．５〜
５重量％のホウ素を含有するホウ素−アルミニウム合金
粉末を急冷凝固法により製造するとともに、炭化ホウ素
粉末を用意する（ステップＳ５１）。炭化ホウ素粉末の
好適な平均粒径は、１〜６０μｍである。その理由は、
平均粒径が１μｍ未満では微粉のために各粒子が凝集す
るので、結局大きな粒子の塊になって均一な分散が得ら
れなくなることと歩留まりが極端に悪くなるためであ
り、６０μｍを超えると、それらが異物となって材料強
度や押出性を低下させるのみならず、材料の切削加工性
も悪化するためである。FIG. 3 is a process chart showing still another method of manufacturing the aluminum alloy material according to the present invention. Only steps different from the manufacturing method shown in FIG. 1 will be described in detail.
First, in the same manner as in step S31 described above, 0.5 to
A boron-aluminum alloy powder containing 5% by weight of boron is produced by a rapid solidification method, and a boron carbide powder is prepared (step S51). A suitable average particle size of the boron carbide powder is 1 to 60 μm. The reason is,
If the average particle size is less than 1 μm, each particle is agglomerated due to the fine powder, so that it becomes impossible to obtain uniform dispersion as a lump of large particles and the yield becomes extremely poor. This is because not only do they become foreign substances and lower the material strength and extrudability, but also the cutting workability of the material deteriorates.
【００２６】そして、ホウ素−アルミニウム合金粉末と
炭化ホウ素粉末とをボールミルやアトライターなどのメ
カニカルアロイ法（ＭＡ法）により混合する（ステップ
Ｓ５２）。粉末の混合について、混合時間は粉末量によ
り、量が少ないと混合時間が短くて良いが、量が多くな
ると混合時間が長くなる。ボールミルアトライターを用
いたＭＡ法の場合、容量１５０リットルの容器に、３／
８インチのボール（鋼鉄製）４５０ｋｇ、混合粉末１５
ｋｇ、助剤（エタノールあるいはメタノール）４５０ｃ
ｃを添加し、０．５リットル／ｍｉｎのアルゴンを連続
的に流して不活性ガス雰囲気にしてアトライターの回転
数を３００ｒｐｍで、混合時間は通常の実用的な範囲は
０．５〜５０時間で有るので、均一に混合されているこ
とを確認して１時間で混合した。Then, the boron-aluminum alloy powder and the boron carbide powder are mixed by a mechanical alloy method (MA method) such as a ball mill or an attritor (step S52). Regarding the mixing of the powders, the mixing time depends on the amount of the powder, and if the amount is small, the mixing time may be short. In the case of the MA method using a ball mill attritor, 3 /
450 kg of 8-inch balls (made of steel), mixed powder 15
kg, auxiliary (ethanol or methanol) 450c
c, the argon is continuously flowed at 0.5 liter / min to make an inert gas atmosphere, the rotation speed of the attritor is 300 rpm, and the mixing time is usually 0.5 to 50 hours. Therefore, it was confirmed that they were uniformly mixed, and they were mixed for 1 hour.
【００２７】ここで、メカニカルアロイ法を採用する理
由は、炭化ホウ素の微細化効果と、混合中に取り込まれ
る酸素によりアルミナなどが生成し、鋳造により得られ
たアルミニウム合金材の強度が向上するからである。ま
た、炭化ホウ素の添加理由については上述したとおりで
ある。Here, the mechanical alloy method is used because the fineness of boron carbide and the oxygen taken in during mixing produce alumina and the like, and the strength of the aluminum alloy material obtained by casting is improved. It is. The reason for adding boron carbide is as described above.
【００２８】以下、上記ステップＳ３２〜Ｓ３５と同様
にして、冷間成形（ステップＳ５３）、焼結（ステップ
Ｓ５４）、加熱溶融（ステップＳ５５）および鋳造（ス
テップＳ５６）をおこなう。なお、ステップＳ５４の焼
結工程を省略してもよいし、ステップＳ５６で焼結体を
熱間押出しすることもできる。Subsequently, cold forming (step S53), sintering (step S54), heat melting (step S55), and casting (step S56) are performed in the same manner as in steps S32 to S35. Note that the sintering step of step S54 may be omitted, or the sintered body may be hot extruded in step S56.
【００２９】つぎに、本発明の具体例について説明す
る。図４は、本発明にかかるアルミニウム合金材の実施
例を示す図表である。Ｎｏ．１の試料は、０．５重量％
のホウ素を含み、残りがアルミニウムと不可避不純物と
からなるホウ素−アルミニウム合金粉末を用いて、図１
に示す製造方法（ステップＳ３１〜Ｓ３５）により製造
したものである。Next, a specific example of the present invention will be described. FIG. 4 is a chart showing an example of the aluminum alloy material according to the present invention. No. 1 sample is 0.5% by weight
1 using a boron-aluminum alloy powder containing boron and the balance consisting of aluminum and unavoidable impurities.
(Steps S31 to S35).
【００３０】Ｎｏ．２の試料は、１重量％のホウ素と５
重量％のチタンを含み、残りがアルミニウムと不可避不
純物とからなるホウ素−アルミニウム合金粉末を用い
て、図１に示す製造方法（ステップＳ３１〜Ｓ３５）に
より製造したものである。Ｎｏ．３の試料は、１重量％
のホウ素と５重量％のチタンを含み、残りがアルミニウ
ムと不可避不純物とからなるホウ素−アルミニウム合金
粉末を用いて熱間押出ししたものである。その際の押出
条件は、たとえば、押出形状（断面）が幅４８ｍｍ、厚
さ１２ｍｍのＡｌ−５％Ｔｉ−１％Ｂの成型品（ビレッ
ト）の場合、５００Ｔｏｎの押出機を用い、押出温度５
００℃、押出比約１２、押出時間約５００秒である。Ｎ
ｏ．３の試料では、炭化ホウ素の添加およびメカニカル
アロイ法の適用はない。No. Sample 2 was composed of 1% by weight boron and 5%.
It is manufactured by a manufacturing method (steps S31 to S35) shown in FIG. 1 using a boron-aluminum alloy powder containing titanium by weight and the balance consisting of aluminum and unavoidable impurities. No. 3 sample is 1% by weight
Hot-extruded using a boron-aluminum alloy powder containing boron and 5% by weight of titanium and the balance consisting of aluminum and inevitable impurities. Extrusion conditions at that time are, for example, in the case of a molded product (a billet) of Al-5% Ti-1% B having an extruded shape (cross section) of 48 mm in width and 12 mm in thickness, using an extruder of 500 Ton and an extrusion temperature of 5 mm.
00 ° C., extrusion ratio about 12, extrusion time about 500 seconds. N
o. In sample No. 3, there was no addition of boron carbide and no application of the mechanical alloy method.
【００３１】Ｎｏ．４の試料は、１重量％のホウ素と５
重量％のチタンを含み、残りがアルミニウムと不可避不
純物とからなるホウ素−アルミニウム合金粉末と、５重
量％の炭化ホウ素粉末とを用いて、図２に示す製造方法
（ステップＳ４１〜Ｓ４６）により製造したものであ
る。Ｎｏ．５の試料は、１重量％のホウ素と５重量％の
チタンを含み、残りがアルミニウムと不可避不純物とか
らなるホウ素−アルミニウム合金粉末と、５重量％の炭
化ホウ素粉末とを用いて、図３に示す製造方法（ステッ
プＳ５１〜Ｓ５６）により製造したものである。No. The sample of 4 is composed of 1% by weight of boron and 5%.
It was manufactured by a manufacturing method (steps S41 to S46) shown in FIG. 2 using a boron-aluminum alloy powder containing titanium by weight, the balance being aluminum and unavoidable impurities, and a boron carbide powder of 5% by weight. Things. No. The sample No. 5 contains 1% by weight of boron and 5% by weight of titanium, the balance being boron-aluminum alloy powder consisting of aluminum and unavoidable impurities, and 5% by weight of boron carbide powder. It is manufactured by the manufacturing method shown (steps S51 to S56).
【００３２】Ｎｏ．６の試料は、１重量％のホウ素と５
重量％のチタンを含み、残りがアルミニウムと不可避不
純物とからなるホウ素−アルミニウム合金粉末と、１５
重量％の炭化ホウ素粉末とを用いて、図２に示す製造方
法（ステップＳ４１〜Ｓ４６）により製造したものであ
る。Ｎｏ．７の試料は、２．５重量％のホウ素と２．５
重量％のチタンを含み、残りがアルミニウムと不可避不
純物とからなるホウ素−アルミニウム合金粉末を用い
て、図１に示す製造方法（ステップＳ３１〜Ｓ３５）に
より製造したものである。No. The sample No. 6 contains 1% by weight of boron and 5%.
A boron-aluminum alloy powder containing, by weight, titanium and the balance aluminum and unavoidable impurities;
It is manufactured by a manufacturing method (steps S41 to S46) shown in FIG. No. The sample No. 7 contains 2.5% by weight of boron and 2.5% by weight.
It is manufactured by a manufacturing method (steps S31 to S35) shown in FIG. 1 using a boron-aluminum alloy powder containing titanium by weight and the balance consisting of aluminum and unavoidable impurities.
【００３３】各試料について、室温で引張試験をおこな
った。その結果、図４に示すように、Ｎｏ．１〜７の各
試料の室温にける引張り強さは、順に１５０ＭＰａ、１
７０ＭＰａ、２００ＭＰａ、１８０ＭＰａ、２３０ＭＰ
ａ、１９０ＭＰａ、２００ＭＰａであった。いずれも、
従来のバスケット等の構造部材に使用されているものよ
りも優れていた。Each sample was subjected to a tensile test at room temperature. As a result, as shown in FIG. The tensile strength of each sample at room temperature was 150 MPa, 1
70MPa, 200MPa, 180MPa, 230MP
a, 190 MPa and 200 MPa. In each case,
It was superior to those used for structural members such as conventional baskets.
【００３４】つぎに、アトマイズ法により作製したホウ
素−アルミニウム合金粉末について機器分析を行った結
果について説明する。組成分析の結果、ホウ素−アルミ
ニウム合金粉末の組成は、重量％で、ホウ素０．８５
％、チタン４．６％、ケイ素（Ｓｉ）０．１３％および
鉄（Ｆｅ）０．１１％を含み、残りがアルミニウムと不
可避不純物であった。Next, the results of instrumental analysis of the boron-aluminum alloy powder produced by the atomizing method will be described. As a result of the composition analysis, the composition of the boron-aluminum alloy powder was 0.85% by weight of boron.
%, Titanium 4.6%, silicon (Si) 0.13% and iron (Fe) 0.11%, the remainder being aluminum and unavoidable impurities.
【００３５】このホウ素−アルミニウム合金粉末の電子
顕微鏡写真（倍率×５０）を図５に示す。また、図６〜
図８に、この粉末の一粒子におけるアルミニウム、ホウ
素およびチタンの分布状態を示す面分析写真（倍率×２
０００）をそれぞれ示す。図５に示す電子顕微鏡写真の
各粒子において、白い斑点部分がホウ素化合物である。
また、図６〜図８より、アルミニウム母材にチタンおよ
びホウ素が均一に分布していることが確認された。FIG. 5 shows an electron micrograph (magnification: 50) of this boron-aluminum alloy powder. Also, FIG.
FIG. 8 shows a surface analysis photograph (magnification × 2) showing the distribution of aluminum, boron and titanium in one particle of this powder.
000). In each particle of the electron micrograph shown in FIG. 5, a white spot is a boron compound.
6 to 8, it was confirmed that titanium and boron were uniformly distributed in the aluminum base material.
【００３６】以上のようにして製造されるアルミニウム
合金材は、主に原子力関連設備の構造部材、特に使用済
み核燃料集合体を収容するためのバスケット、キャスク
またはキャニスターなどの構造部材として好適である。
たとえば、このアルミニウム合金材によりバスケットを
作製する場合には、バスケットを多段構成とする。そし
て、１段目、２段目、３段目、４段目、５段目というよ
うに高さ１ｍ程度のバスケット分割体を別々に作製し、
それらを数段、特に限定しないが、たとえば５段積み上
げることにより高さ４〜５ｍのバスケット全体を構成す
るようにしてもよい。キャスクおよびバスケットの実施
例についてつぎに説明する。The aluminum alloy material produced as described above is suitable mainly as a structural member of nuclear facilities, particularly a structural member such as a basket, a cask or a canister for accommodating a spent nuclear fuel assembly.
For example, when a basket is made of this aluminum alloy material, the basket has a multi-stage configuration. Then, separately create basket divided bodies having a height of about 1 m, such as the first stage, the second stage, the third stage, the fourth stage, and the fifth stage,
The number of the baskets is not particularly limited. For example, the whole basket having a height of 4 to 5 m may be formed by stacking five baskets. Next, an embodiment of a cask and a basket will be described.
【００３７】図９は、本発明にかかるキャスクの構造の
一例を示す部分断面斜視図である。キャスク１０は、全
体がほぼ円筒形状の収納容器であり、使用済み核燃料集
合体（以後、核燃料集合体という）５をキャスク内部の
所定位置に収納するためのバスケット２０と、耐圧を受
け持つ胴本体３１およびその外側を取り巻く中性子遮蔽
部３２とを備えたキャスク本体３０と、同キャスク本体
３０の開口部３３に着脱可態な蓋４０とを主な構成要素
としている。なお、図９中の符号１１は、キャスク１０
を吊り上げて移動させる際にフックをかけるトラニオン
である。FIG. 9 is a partial sectional perspective view showing an example of the structure of the cask according to the present invention. The cask 10 is a storage container having a substantially cylindrical shape as a whole, and includes a basket 20 for storing a spent nuclear fuel assembly (hereinafter, referred to as a nuclear fuel assembly) 5 at a predetermined position inside the cask, and a trunk main body 31 having pressure resistance. The main components are a cask main body 30 provided with a neutron shielding part 32 surrounding the outside of the cask main body, and a lid 40 detachable from an opening 33 of the cask main body 30. The reference numeral 11 in FIG.
This is a trunnion that hooks when lifting and moving.
【００３８】キャスク本体３０は中空円筒形状の容器
で、内部にバスケット２０が設置され、核燃料集合体５
をバスケット２０に出入れするための開口部３３が一方
の端面に設けられている。キャスク本体３０は、炭素鋼
またはステンレス鋼などよりなる耐圧を受け持つ胴本体
３１を内筒として、たとえば樹脂などの中性子遮蔽材よ
りなる中性子遮蔽部３２がその外周を取り巻いた構造と
なっている。胴本体３１はまた、γ線遮蔽体としての機
能も具えている。また、開口部３３を閉鎖する蓋４０
は、キャスク本体３０にボルトを用いてフランジ結合さ
せる構造となっており、公知技術により充分なシール性
を確保するようにしてある。The cask body 30 is a hollow cylindrical container, in which a basket 20 is installed.
An opening 33 is provided on one end surface for putting the garment into and out of the basket 20. The cask main body 30 has a structure in which a neutron shielding portion 32 made of, for example, a neutron shielding material such as a resin surrounds the outer periphery of a trunk body 31 having a pressure resistance made of carbon steel or stainless steel as an inner cylinder. The trunk body 31 also has a function as a γ-ray shield. Further, a lid 40 for closing the opening 33
Has a structure in which a flange is connected to the cask body 30 using bolts, and a sufficient sealing property is ensured by a known technique.
【００３９】バスケット２０は、細長い棒状の核燃料集
合体５を多数キャスク内部に収納できるようにした構造
体で、キャスク本体３０の軸方向に長くかつ格子状断面
を有するものである。各格子状断面により形成される収
納空間はセル２１と呼ばれ、それぞれ１本の核燃料集合
体５を収納することができる。The basket 20 is a structure capable of accommodating a large number of elongated rod-shaped nuclear fuel assemblies 5 in the cask. The storage space formed by each lattice-shaped cross section is called a cell 21 and can store one nuclear fuel assembly 5 respectively.
【００４０】バスケット２０は、キャスク本体３０の開
口部３３に格子状の一端が面しており、蓋４０を取り外
した状態で、各セル２１に核燃料集合体５を収納した
り、あるいは取り出したりすることができるようになっ
ている。このバスケット２０は、前述したアルミニウム
合金材により製造されたものであり、したがって、その
ほぼ全体が中性子吸収能を具えたものとなる。The basket 20 has one end in a lattice shape facing the opening 33 of the cask body 30, and the nuclear fuel assembly 5 is stored in or taken out of each cell 21 with the lid 40 removed. You can do it. The basket 20 is made of the above-described aluminum alloy material, and therefore, almost entirely has a neutron absorbing ability.
【００４１】図１０は、本発明にかかるバスケットの構
造の一例を示す部分斜視図である。バスケット２０は、
鋳造法により作製されたほぼ矩形断面の長さ１ｍ程度の
管材２４を、互いの外面どうしを接触させて多数結束し
たバスケット分割体２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，・・・か
らなり、それらバスケット分割体２５ａ，２５ｂ，２５
ｃ，・・・を複数段積み上げて一体化させた構造となっ
ている。各管材２４の結束方法としては、溶接、ロウ付
け、連結部材を介してビスやリベットで固定するなど、
公知の方法から適宜選択すればよい。結束方法としてロ
ウ付けを採用すると、歪みが軽減されるという利点があ
る。FIG. 10 is a partial perspective view showing an example of the structure of the basket according to the present invention. The basket 20
Consist of a large number of basket divided bodies 25a, 25b, 25c,..., Which are formed by casting a tube material 24 having a substantially rectangular cross section and a length of about 1 m, which is made by casting, with their outer surfaces in contact with each other. , 25b, 25
are stacked and integrated in a plurality of stages. Examples of the method of binding the respective tube members 24 include welding, brazing, fixing with screws or rivets via connecting members, and the like.
What is necessary is just to select suitably from well-known methods. Adopting brazing as a binding method has an advantage that distortion is reduced.
【００４２】上述した実施の形態によれば、あらかじめ
ホウ素−アルミニウム合金粉末を製造し、それを単独
で、または炭化ホウ素粉末と混合して成形し、それを鋳
造の原料に用いるため、ホウ素の含有量が高いアルミニ
ウム合金材が得られるとともに、鋳造時にホウ素化合物
が凝集して偏析するのを防ぐことができる。したがっ
て、ホウ素の含有量が高く、かつホウ素の分布が均一で
あるホウ素含有アルミニウム合金材を得ることができ
る。また、ホウ素の含有量が高く、かつホウ素の分布が
均一であるホウ素含有アルミニウム合金材でできたバス
ケットまたはキャスクを得ることができる。According to the above-described embodiment, boron-aluminum alloy powder is manufactured in advance, and it is molded alone or mixed with boron carbide powder, and is used as a casting raw material. An aluminum alloy material having a high amount can be obtained, and the boron compound can be prevented from coagulating and segregating during casting. Therefore, a boron-containing aluminum alloy material having a high boron content and a uniform boron distribution can be obtained. Further, a basket or a cask made of a boron-containing aluminum alloy material having a high boron content and a uniform boron distribution can be obtained.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、ホウ素の含有量が高く、かつホウ素の分布が均一で
あるホウ素含有アルミニウム合金材、そのアルミニウム
合金材でできたバスケットおよびキャスクを得ることが
できる。As described above, according to the present invention, a boron-containing aluminum alloy material having a high boron content and a uniform boron distribution, and a basket and a cask made of the aluminum alloy material are obtained. be able to.
【図１】本発明にかかるアルミニウム合金材の製造方法
の一例を示す工程図である。FIG. 1 is a process chart showing an example of a method for producing an aluminum alloy material according to the present invention.
【図２】本発明にかかるアルミニウム合金材の他の製造
方法を示す工程図である。FIG. 2 is a process chart showing another method for manufacturing an aluminum alloy material according to the present invention.
【図３】本発明にかかるアルミニウム合金材のさらに他
の製造方法を示す工程図である。FIG. 3 is a process chart showing still another method for producing an aluminum alloy material according to the present invention.
【図４】本発明にかかるアルミニウム合金材の実施例を
示す図表である。FIG. 4 is a table showing an example of an aluminum alloy material according to the present invention.
【図５】本発明にかかるホウ素−アルミニウム合金粉末
を示す電子顕微鏡写真（倍率×５０）である。FIG. 5 is an electron micrograph (50 × magnification) showing a boron-aluminum alloy powder according to the present invention.
【図６】本発明にかかるホウ素−アルミニウム合金粉末
におけるアルミニウムの分布状態を示す面分析写真（倍
率×２０００）である。FIG. 6 is a surface analysis photograph (magnification: 2000) showing a distribution state of aluminum in the boron-aluminum alloy powder according to the present invention.
【図７】本発明にかかるホウ素−アルミニウム合金粉末
におけるホウ素の分布状態を示す面分析写真（倍率×２
０００）である。FIG. 7 is a surface analysis photograph (magnification × 2) showing the distribution state of boron in the boron-aluminum alloy powder according to the present invention.
000).
【図８】本発明にかかるホウ素−アルミニウム合金粉末
におけるチタンの分布状態を示す面分析写真（倍率×２
０００）である。FIG. 8 is a surface analysis photograph (magnification × 2) showing the distribution state of titanium in the boron-aluminum alloy powder according to the present invention.
000).
【図９】本発明にかかるキャスクの構造の一例を示す部
分断面斜視図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional perspective view showing an example of a cask structure according to the present invention.
【図１０】本発明にかかるバスケットの構造の一例を示
す部分斜視図である。FIG. 10 is a partial perspective view showing an example of a basket structure according to the present invention.
【図１１】従来におけるアルミニウム合金材の製造方法
を示す工程図である。FIG. 11 is a process chart showing a conventional method for manufacturing an aluminum alloy material.
【図１２】従来におけるアルミニウム合金材の製造方法
を示す工程図である。FIG. 12 is a process chart showing a conventional method for producing an aluminum alloy material.
５ 使用済み核燃料集合体（核燃料集合体） １０ キャスク ２０ バスケット ２１ セル ２２ 板状部材 ２３ スリット ２４ 管材 ２５ａ〜２５ｃ バスケット分割体 ３０ キャスク本体 ３１ 胴本体 ３２ 中性子遮蔽材 ３３ 開口部 ４０ 蓋 5 Spent nuclear fuel assembly (nuclear fuel assembly) 10 Cask 20 Basket 21 Cell 22 Plate member 23 Slit 24 Tube material 25a to 25c Basket split body 30 Cask main body 31 Body main body 32 Neutron shielding material 33 Opening 40 Cover
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１３年５月７日（２００１．５．７）[Submission date] May 7, 2001 (2001.5.7)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
【手続補正２】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００５[Correction target item name] 0005
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は、鋭意研究の結果、あらかじめホウ素を
含有するアルミニウムにホウ素が析出したアルミニウム
合金粉末を製造し、それを単独で、または炭化ホウ素
（Ｂ4Ｃ）と混合した後、加圧成形して圧粉体を形成
し、それを加熱溶融して鋳造するのが有効であるとの知
見を得た。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have made intensive studies and produced an aluminum alloy powder in which boron was previously precipitated on boron- containing aluminum and used it alone or After mixing with boron carbide (B 4 C), it was found that it is effective to form a green compact by pressure molding, heat-melt it, and cast it.
【手続補正３】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００９[Correction target item name] 0009
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００９】また、本発明にかかるバスケットは、個々
の使用済み核燃料集合体をキャスク内部の所定位置に収
納するための格子状断面を有し、０．５重量％以上５重
量％以下のホウ素と、アルミニウムとからなるアルミニ
ウムにホウ素が析出したホウ素−アルミニウム合金粉末
を成形し、得られた成形体を加熱して鋳造してなるアル
ミニウム合金材で製造したことを特徴とする。ここで、
アルミニウム合金材はチタンまたはジルコニウムを含ん
でいてもよい。また、バスケットは、長手方向に複数段
に分割されたバスケット分割体を一体化させた構成とな
っていてもよい。Further, the basket according to the present invention has a lattice-shaped cross section for storing each spent nuclear fuel assembly at a predetermined position inside the cask, and contains 0.5% by weight or more and 5% by weight or less of boron. , Arumini consisting of aluminum
It is characterized by being manufactured from an aluminum alloy material obtained by molding a boron-aluminum alloy powder in which boron is precipitated on aluminum and heating and casting the obtained molded body. here,
The aluminum alloy material may include titanium or zirconium. Further, the basket may have a configuration in which basket divided bodies divided into a plurality of stages in the longitudinal direction are integrated.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１０[Correction target item name] 0010
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１０】また、本発明にかかるキャスクは、個々の
使用済み核燃料集合体をキャスク内部の所定位置に収納
するための格子状断面を有し、０．５重量％以上５重量
％以下のホウ素と、アルミニウムとからなるアルミニウ
ムにホウ素が析出したホウ素−アルミニウム合金粉末を
成形し、得られた成形体を加熱して鋳造してなるアルミ
ニウム合金材で製造したバスケットと、耐圧を受け持つ
胴本体とその外側を取り巻く中性子遮蔽部とを備え、前
記バスケットを内部に収納する中空のキャスク本体と、
前記使用済み核燃料集合体を前記バスケットに出し入れ
するために設けられた前記キャスク本体の開口部に着脱
可能な蓋と、を具備して構成したことを特徴とする。[0010] The cask according to the present invention has a lattice-shaped cross section for accommodating each spent nuclear fuel assembly at a predetermined position inside the cask, and contains 0.5% by weight to 5% by weight of boron. , Aluminum and aluminum
A boron-aluminum alloy powder in which boron is deposited on a core, and a basket made of an aluminum alloy material obtained by heating and casting the obtained molded body; a trunk body having pressure resistance, and a neutron shielding portion surrounding the outside thereof And a hollow cask body for housing the basket therein,
And a lid detachable from an opening of the cask main body provided for taking the spent nuclear fuel assembly into and out of the basket.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｆ 1/08 Ｇ２１Ｆ 9/36 ５０１Ａ 5/00 Ｇ２１Ｃ 19/06 Ｕ 9/36 ５０１ Ｇ２１Ｆ 5/00 Ｋ (72)発明者 古河 洋文 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 坂口 康弘 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 4K018 AA15 CA01 EA32 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G21F 1/08 G21F 9/36 501A 5/00 G21C 19/06 U 9/36 501 G21F 5/00 K ( 72) Inventor Hirofumi Furukawa 2-1-1 Shinhama, Arai-machi, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside the Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Yasuhiro Sakaguchi 2-1-1, Araimachi Shinhama, Takasago-shi, Hyogo Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. In-house F term (reference) 4K018 AA15 CA01 EA32
Claims (17)
と、アルミニウムとからなるホウ素−アルミニウム合金
粉末を成形してなる成形体を加熱して鋳造したことを特
徴とするアルミニウム合金材。1. An aluminum alloy material obtained by heating and molding a compact obtained by molding a boron-aluminum alloy powder comprising 0.5% by weight or more and 5% by weight or less of boron and aluminum.
と、アルミニウムとからなるホウ素−アルミニウム合金
粉末を成形してなる成形体を熱間押出ししたことを特徴
とするアルミニウム合金材。2. An aluminum alloy material obtained by hot-extruding a compact obtained by molding a boron-aluminum alloy powder composed of 0.5 to 5% by weight of boron and aluminum.
特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム合金
材。3. The aluminum alloy material according to claim 1, comprising titanium or zirconium.
と、アルミニウムとからなるホウ素−アルミニウム合金
粉末を成形し、得られた成形体を加熱して鋳造すること
を特徴とするアルミニウム合金材の製造方法。4. An aluminum alloy formed by molding a boron-aluminum alloy powder comprising 0.5% by weight or more and 5% by weight or less of boron and aluminum, and heating and casting the obtained molded body. The method of manufacturing the material.
と、アルミニウムとからなるホウ素−アルミニウム合金
粉末を成形し、得られた成形体を熱間押出しすることを
特徴とするアルミニウム合金材の製造方法。5. An aluminum alloy material obtained by molding a boron-aluminum alloy powder comprising 0.5% by weight or more and 5% by weight or less of boron and aluminum and hot-extruding the obtained compact. Manufacturing method.
チタンとホウ素とからなる化合物をさらに含むことを特
徴とする請求項４または５に記載のアルミニウム合金材
の製造方法。6. The boron-aluminum alloy powder,
The method for producing an aluminum alloy material according to claim 4 or 5, further comprising a compound comprising titanium and boron.
ジルコニウムとホウ素とからなる化合物をさらに含むこ
とを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載のア
ルミニウム合金材の製造方法。7. The boron-aluminum alloy powder,
The method for producing an aluminum alloy material according to any one of claims 4 to 6, further comprising a compound comprising zirconium and boron.
化ホウ素粉末とを混合し、得られた混合粉末を用いて前
記成形体を製造することを特徴とする請求項４〜７のい
ずれか一つに記載のアルミニウム合金材の製造方法。8. The method according to claim 4, wherein the boron-aluminum alloy powder and the boron carbide powder are mixed, and the molded body is manufactured using the obtained mixed powder. A method for producing the aluminum alloy material as described above.
記炭化ホウ素粉末とをメカニカルアロイ法により混合す
ることを特徴とする請求項８に記載のアルミニウム合金
材の製造方法。9. The method according to claim 8, wherein the boron-aluminum alloy powder and the boron carbide powder are mixed by a mechanical alloying method.
ク内部の所定位置に収納するための格子状断面を有する
バスケットであって、０．５重量％以上５重量％以下の
ホウ素と、アルミニウムとからなるホウ素−アルミニウ
ム合金粉末を成形し、得られた成形体を加熱して鋳造し
てなるアルミニウム合金材で製造したことを特徴とする
バスケット。10. A basket having a lattice-shaped cross section for storing each spent nuclear fuel assembly at a predetermined position inside a cask, comprising 0.5% by weight or more and 5% by weight or less of boron and aluminum. A basket made of an aluminum alloy material formed by molding a boron-aluminum alloy powder and heating and casting the obtained molded body.
はジルコニウムを含むことを特徴とする請求項１０に記
載のバスケット。11. The basket according to claim 10, wherein the aluminum alloy material includes titanium or zirconium.
に分割されており、それら各段のバスケット分割体を一
体化させてなることを特徴とする請求項１０または１１
に記載のバスケット。12. The basket divided body of a plurality of stages is divided in the longitudinal direction, and the basket divided bodies of each stage are integrated.
The basket described in the above.
ク内部の所定位置に収納するための格子状断面を有し、
０．５重量％以上５重量％以下のホウ素と、アルミニウ
ムとからなるホウ素−アルミニウム合金粉末を成形し、
得られた成形体を加熱して鋳造してなるアルミニウム合
金材で製造したバスケットと、 耐圧を受け持つ胴本体とその外側を取り巻く中性子遮蔽
部とを備え、前記バスケットを内部に収納する中空のキ
ャスク本体と、 前記使用済み核燃料集合体を前記バスケットに出し入れ
するために設けられた前記キャスク本体の開口部に着脱
可能な蓋と、 を具備して構成したことを特徴とするキャスク。13. A lattice-shaped cross-section for accommodating each spent nuclear fuel assembly at a predetermined position inside a cask,
Forming a boron-aluminum alloy powder composed of 0.5% by weight or more and 5% by weight or less of boron and aluminum,
A hollow cask body including a basket made of an aluminum alloy material obtained by heating and casting the obtained molded body, a trunk body having pressure resistance, and a neutron shielding portion surrounding the outside thereof, and housing the basket inside A cask, comprising: a lid detachable from an opening of the cask main body provided for taking the used nuclear fuel assembly into and out of the basket.
はジルコニウムを含むことを特徴とする請求項１３に記
載のキャスク。14. The cask according to claim 13, wherein the aluminum alloy material contains titanium or zirconium.
に分割されたバスケット分割体を一体化させた構成とな
っていることを特徴とする請求項１３または１４に記載
のキャスク。15. The cask according to claim 13, wherein the basket has a structure in which basket divided bodies divided into a plurality of stages in a longitudinal direction are integrated.
素と、アルミニウムとからなるホウ素−アルミニウム合
金粉末を急冷凝固法により製造することを特徴とするホ
ウ素−アルミニウム合金粉末の製造方法。16. A method for producing a boron-aluminum alloy powder, comprising producing a boron-aluminum alloy powder composed of 0.5 to 5% by weight of boron and aluminum by a rapid solidification method.
アトマイズ法により製造することを特徴とする請求項１
６に記載のホウ素−アルミニウム合金粉末の製造方法。17. The method according to claim 1, wherein the boron-aluminum alloy powder is produced by an atomizing method.
7. The method for producing a boron-aluminum alloy powder according to item 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000205777A JP3207840B1 (en) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | Aluminum alloy material and method for producing the same, basket and cask using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000205777A JP3207840B1 (en) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | Aluminum alloy material and method for producing the same, basket and cask using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3207840B1 JP3207840B1 (en) | 2001-09-10 |
| JP2002020828A true JP2002020828A (en) | 2002-01-23 |
Family
ID=18702808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000205777A Expired - Lifetime JP3207840B1 (en) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | Aluminum alloy material and method for producing the same, basket and cask using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3207840B1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002311187A (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production method for radioactive material storing member and billet for extrusion molding |
| EP1443524A1 (en) * | 2003-01-22 | 2004-08-04 | GNB Gesellschaft für Nuklear-Behälter mbH | Transport and/or storage container for radioactive materials, especially spent nuclear fuel bundles |
| JP2007533851A (en) * | 2004-04-22 | 2007-11-22 | アルキャン・インターナショナル・リミテッド | Improved neutron absorption efficiency of boron-containing aluminum materials |
| JP2010025701A (en) * | 2008-07-17 | 2010-02-04 | Toshiba Corp | Spent fuel storage rack and method for manufacturing it |
| CN102653000A (en) * | 2012-03-09 | 2012-09-05 | 山西银光华盛镁业股份有限公司 | Manufacturing method of chromium-aluminum ceramic alloy plate for neutron absorption shielding of nuclear power reactor |
| CN104775058A (en) * | 2015-04-22 | 2015-07-15 | 铜山县超特有色金属添加剂厂 | Aluminum-boron intermediate alloy AlB8 and preparation method thereof |
| CN107365919A (en) * | 2017-06-20 | 2017-11-21 | 山西平阳重工机械有限责任公司 | Strengthen alumina-base material preparation method |
| KR20190029158A (en) | 2017-09-12 | 2019-03-20 | 이래오토모티브시스템 주식회사 | Cold storage evaporator |
| KR20200133082A (en) * | 2019-05-16 | 2020-11-26 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | Rack for storage of integral spent nuclear fuel for neutron absorption and shielding |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6067386B2 (en) * | 2012-05-24 | 2017-01-25 | 株式会社神戸製鋼所 | Method for producing boron-containing aluminum sheet |
-
2000
- 2000-07-06 JP JP2000205777A patent/JP3207840B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002311187A (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production method for radioactive material storing member and billet for extrusion molding |
| EP1443524A1 (en) * | 2003-01-22 | 2004-08-04 | GNB Gesellschaft für Nuklear-Behälter mbH | Transport and/or storage container for radioactive materials, especially spent nuclear fuel bundles |
| JP2007533851A (en) * | 2004-04-22 | 2007-11-22 | アルキャン・インターナショナル・リミテッド | Improved neutron absorption efficiency of boron-containing aluminum materials |
| JP2010025701A (en) * | 2008-07-17 | 2010-02-04 | Toshiba Corp | Spent fuel storage rack and method for manufacturing it |
| CN102653000A (en) * | 2012-03-09 | 2012-09-05 | 山西银光华盛镁业股份有限公司 | Manufacturing method of chromium-aluminum ceramic alloy plate for neutron absorption shielding of nuclear power reactor |
| CN104775058A (en) * | 2015-04-22 | 2015-07-15 | 铜山县超特有色金属添加剂厂 | Aluminum-boron intermediate alloy AlB8 and preparation method thereof |
| CN107365919A (en) * | 2017-06-20 | 2017-11-21 | 山西平阳重工机械有限责任公司 | Strengthen alumina-base material preparation method |
| KR20190029158A (en) | 2017-09-12 | 2019-03-20 | 이래오토모티브시스템 주식회사 | Cold storage evaporator |
| KR20200133082A (en) * | 2019-05-16 | 2020-11-26 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | Rack for storage of integral spent nuclear fuel for neutron absorption and shielding |
| KR102203956B1 (en) * | 2019-05-16 | 2021-01-18 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | Rack for storage of integral spent nuclear fuel for neutron absorption and shielding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3207840B1 (en) | 2001-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2004102586A1 (en) | Aluminum-based neutron absorber and method for manufacturing the same | |
| US5561829A (en) | Method of producing structural metal matrix composite products from a blend of powders | |
| US5897830A (en) | P/M titanium composite casting | |
| TW497104B (en) | Aluminum composite material, aluminum composite powder and its manufacturing method, spent fuel storage member and its manufacturing method | |
| RU2329122C2 (en) | Method of items production from metal alloys without melting | |
| US5965829A (en) | Radiation absorbing refractory composition | |
| EP1405927B1 (en) | Method for preparing cryomilled aluminum alloys and components extruded and forged therefrom | |
| US20020106297A1 (en) | Co-base target and method of producing the same | |
| US5098469A (en) | Powder metal process for producing multiphase NI-AL-TI intermetallic alloys | |
| KR100422208B1 (en) | Aluminum composite material, manufacturing method therefor, and basket and cask using the same | |
| JP4461080B2 (en) | Aluminum powder alloy composite material for neutron absorption, method for manufacturing the same, and basket manufactured therewith | |
| KR100414958B1 (en) | Aluminum composite material having neutron-absorbing ability | |
| US4104061A (en) | Powder metallurgy | |
| JP4541969B2 (en) | Aluminum powder alloy composite material for neutron absorption, method for manufacturing the same, and basket manufactured therewith | |
| EP2385884A2 (en) | A method for forming high strength aluminum alloys containing l12 intermetallic dispersoids | |
| JP3207840B1 (en) | Aluminum alloy material and method for producing the same, basket and cask using the same | |
| CN107841672A (en) | High density ReWTaMoNb containing RexHigh entropy alloy material and preparation method | |
| Watson et al. | Structure and mechanical properties in a powder-processed icosahedral-phase-strengthened aluminum alloy | |
| JP2915177B2 (en) | Method of manufacturing sputtering target and sputtering target manufactured by this method | |
| JPS62224602A (en) | Production of sintered aluminum alloy forging | |
| JP2001042089A (en) | Aluminum composite with neutron absorption power and its manufacture | |
| US20090208359A1 (en) | Method for producing powder metallurgy metal billets | |
| JP2002212607A (en) | Method for producing high melting point alloy | |
| JP2006009062A (en) | Method for producing member for precision instrument made of titanium-aluminum intermetallic compound and member for precision instrument | |
| JPH07331356A (en) | 3aluminum-iron dispersed reinforced aluminum alloy and powder and production thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010605 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3207840 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080706 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090706 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100706 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110706 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120706 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130706 Year of fee payment: 12 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |