JP2003149382A - 使用済み燃料集合体格納用角状パイプおよびバスケット、並びに放射性物質格納容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 難押出し材で構成される角状パイプを効率よ
く提供すること。 【解決手段】 板状材１００は冶具２００によって固定
されており、両者の接合面同士が突合わされている。ま
た、板状材１００の内壁側はバックアップ冶具２０１に
よって支えられており、接合時の変形を抑えるようにな
っている。接合ツール２１０を回転させながら板状材１
００の接合部１００ａに押し込んで、板状材１００同士
を摩擦攪拌接合によって接合する。このようにして２個
のＬ字状の部材１００ｂを製造したら、冶具２０２によ
ってＬ字状の部材１００ｂ同士を向かい合わせて固定す
る。そして、接合ツール２１０によって、Ｌ字状の部材
１００ｂの接合部を摩擦攪拌接合によって接合する。同
様に、まだ接合していない方の接合部を接合ツール２１
０によって摩擦攪拌接合して、角状パイプが完成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、使用済み燃料集
合体のバスケットに関し、さらに詳しくは、使用済み燃
料集合体格納用角状パイプ、バスケット、およびこれら
の製造方法並びに放射性物質格納容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終
え使用できなくなった核燃料集合体を、使用済み燃料集
合体という。使用済み燃料集合体は、ＦＰなど高放射能
物質を含むので熱的に冷却する必要があるため、原子力
発電所の冷却ピットで所定期間（３〜６ヶ月間）冷却さ
れる。その後、遮蔽容器であるキャスクに収納され、車
両または船舶で再処理施設に搬送、貯蔵される。使用済
み燃料集合体をキャスク内に収容するにあたっては、バ
スケットと称する格子状断面を有する保持枠を用いる。
使用済み燃料集合体は、このバスケットに形成した複数
の収納空間であるセルに１体ずつ挿入される。これによ
って、輸送中の振動等に対する適切な保持力を確保して
いる。

【０００３】このようなキャスクの従来例としては、
「原子力ｅｙｅ」（平成１０年４月１日発行：日刊工業
出版プロダクション）や特開昭６２−２４２７２５号公
報などに、様々な種類のものが開示されている。つぎ
に、この発明の説明にあたってその前提となったキャス
クについて説明する。なお、当該キャスクは、説明の便
宜のために示すものであり、必ずしもいわゆる公知、公
用に該当するものではない。

【０００４】図４５は、キャスクの一例を示す斜視図で
ある。また、図４６は、図４５に示したキャスクの径方
向断面図である。キャスク５００は、筒形状の胴本体５
０１と、胴本体５０１の外周に設けたレジン５０２と、
その外筒５０３、底部５０４および蓋部５０５から構成
されている。胴本体５０１および底部５０４は、γ線遮
蔽体である炭素鋼製の鍛造品である。また、蓋部５０５
は、ステンレス鋼製の一次蓋５０６および二次蓋５０７
からなる。胴本体５０１と底部５０４は、突き合わせ溶
接により結合してある。

【０００５】一次蓋５０６および二次蓋５０７は、胴本
体５０１に対してステンレス製のボルトにより固定され
ている。蓋部５０５と胴本体５０１との間には、アルミ
ニウム被覆等を施した金属製の中空Ｏリングが介在し、
内部の気密を保持している。キャスク本体５１２の両側
には、キャスク５００を吊り下げるためのトラニオン５
１３が設けられている（一方は省略）。また、キャスク
本体５１２の両端部には、内部に緩衝材として木材など
を封入した緩衝体５１４が取り付けられている（一方は
省略）。

【０００６】胴本体５０１と外筒５０３との間には、熱
伝導を行う複数の内部フィン５０８が設けられている。
伝熱効率を高めるため、内部フィン５０８の材料には銅
を用いる。レジン５０２は、この内部フィン５０８によ
り形成される空間に流動状態で注入され、熱硬化反応等
で固化形成する。バスケット５０９は、角パイプ５１０
を図４６のような束状に集合させた構造であり、胴本体
５０１のキャビティ５１１内に拘束状態で挿入してあ
る。角パイプ５１０は、挿入した使用済み燃料集合体が
臨界に達しないように、中性子吸収材（ホウ素：Ｂ）を
混合したアルミニウム合金によって構成されている。ま
た、それぞれの角パイプ５１０により形成される収容空
間がセル５１５と呼ばれ、一つのセル５１５に対して１
本の使用済み燃料集合体を収容することができる。な
お、キャスク本体５１２の両側には、キャスク５００を
吊り下げるためのトラニオン５１３が設けられている
（一方は省略）。また、キャスク本体５１２の両端部に
は、内部に緩衝材として木材などを組み込んだ緩衝体５
１４が取り付けられている（一方は省略）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、キャスクや
キャニスタ等の放射性物質格納容器に使用されているバ
スケットを構成する角パイプ５１０はＢ−Ａｌ材を押出
し加工することによって製造される。特にＢ−Ａｌの粉
体焼結材を押出し加工によって成形した部材はＢ等が母
材中へ均一に分散するため、優れた機械的強度や中性子
吸収能を示す。しかし、この材料はＡｌ母材に硬度の高
いＢやＢ化合物が分散しているため、押出しダイスが摩
耗しやすい。

【０００８】ここでＰＷＲ（Pressurized Water Reacto
r：加圧水型原子炉）用燃料は燃焼度が大きいため、使
用済み燃料を格納するバスケットには確実に中性子の漏
れを防ぐ機能が要求される。このため、ＰＷＲ用の使用
済み燃料を格納するバスケットに使用する角パイプは、
その壁面にフラックストラップを設けてある。このよう
な角パイプや、ＢＷＲ（Boiling Water Reactor：沸騰
水型原子炉）用であっても角部等が複雑な形状をしたパ
イプは表面積が大きくなるため、押出しダイスの負担も
それだけ大きくなる。その結果、押出しダイスの摩耗が
激しく、また押出し圧力も大きくなるので押出し成形に
よる製造が困難である。そこで、上記パイプを分割して
製造しこれらを接合すれば、一つ一つの構成部品の寸法
を小さく収めることができるので、押出し成形加工は比
較的容易である。

【０００９】ところが、分割して押出し成形加工したＢ
−Ａｌ材を溶接によって接合する場合には、つぎのよう
な問題がある。Ｂ−Ａｌ材を溶融池ができる溶接によっ
て接合すると、溶接部が凝固する際にＡｌ母材中へ分散
しているＢやＢ化合物が溶接部で凝集し、溶接部の機械
的性質や中性子吸収能を劣化させてしまう。このため、
この部材を溶融池ができる溶接によって接合すると、上
記理由から溶接部の機械的性質等が低下し、予定した性
能を発揮できなくなってしまう。したがって、Ｂ−Ａｌ
材の押出し成形部材を溶接によって組み合わせて、使用
済み燃料を収納する角パイプ５１０を製造することは現
実的ではなかった。

【００１０】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであって、Ｂ−Ａｌ材のような難溶接材で構成さ
れる角状パイプであっても効率よく製造できること、衝
撃や振動等に対して強い堅牢なバスケットを得ること、
のうち少なくとも一つを達成できる使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ、バスケット、およびこれらの製造方
法並びに放射性物質格納容器を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に係る使用済み燃料集合体格納用角状パ
イプは、Ｂ−Ａｌ材によって作られた複数のパイプ構成
部材同士を、前記Ｂ−Ａｌ材を構成する複数の材料のう
ち溶融温度が低い方の材料の溶融温度以下で接合して構
成したことを特徴とする。

【００１２】この使用済み燃料集合体格納用角状パイプ
は、Ｂ−Ａｌ材料を構成する複数の材料のうち溶融温度
が低い方の材料の溶融温度以下で、Ｂ−Ａｌ材のパイプ
構成部材同士を接合する。このように、溶融温度の低い
材料の溶融温度以下で接合するので、Ａｌマトリックス
中に分散したＢまたはＢ化合物が凝集することなく接合
できる。このため、接合継ぎ手部においてはもとのＢ−
Ａｌ材が有する、優れた性質が損なわれない。これによ
って、接合継ぎ手部の靭性は接合前とほとんど変わら
ず、また、中性子吸収能も接合前と略同等となる。さら
に、熱歪も小さいので、寸法精度のよい角状パイプを製
造でき、また、接合後の修正もほとんど要さないので、
製造効率を高くできる。

【００１３】ここで、Ｂ−Ａｌ材は難押出し材であり、
大きな寸法や複雑な形状の部材を押出し成形することは
困難である。また、あまり寸法の大きな部材を押し出す
と、押出しダイスの寿命を縮めてしまい、製造効率を低
下させていた。しかし、この角状パイプは、例えば、４
枚の板状部材を接合して作ることができる。このため、
押出しやすい寸法・形状の部材を接合して角状パイプを
製造できるので、これまで押出し成形が困難であったＢ
−Ａｌ材でも、寸法の大きな角状パイプや、断面形状の
複雑な角状パイプも得ることができる。ここで、この発
明においては、Ｂ−Ａｌ材は粉体焼結によって得られる
ものの他、溶製法によって得られるものも含まれる（以
下同様）。

【００１４】なお、使用済み燃料集合体は、軸方向に垂
直な断面形状が矩形であるため、使用済み燃料集合体格
納用パイプも軸方向に垂直な断面内形状を使用済み燃料
集合体に合わせた角形としてある。このため、前記角パ
イプの外形も略角形になるが、このパイプを束ねて使用
済み燃料集合体格納用のバスケットを構成するときに
は、配置の都合上、外形の角を落とした形状等になるこ
とがある。このようなパイプは厳密にいえば角パイプと
はいえないが、その外形は略使用済み燃料集合体の外形
に近いため、このようなパイプを以下角状パイプという
ものとする。なお、角状パイプには、通常の角パイプも
含むものとする（以下同様）。

【００１５】また、請求項２に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプは、Ｂ−Ａｌ材によって作られた複数
のパイプ構成部材同士を、当該パイプ構成部材の母材で
あるＡｌを半溶融状態としてから接合して構成したこと
を特徴とする。この使用済み燃料集合体格納用角状パイ
プは、Ｂ−Ａｌ材料のパイプ構成部材同士を、母材であ
るＡｌが半溶融の状態で接合する。この接合において
は、母材を溶融して接合する溶接と異なり、母材である
Ａｌはシャーベット状の半溶融状態になってから接合す
る。このため、接合部の熱歪が小さく、接合後における
修正の手間も少なくてすむので製造に手間を要さない。
また、母材であるＡｌが半溶融状態となって接合するの
で、分散粒子であるＢやＢ化合物は凝固の際にほとんど
凝集しない。これによって、接合継ぎ手部においてはも
との材料とほとんど変わらない靭性および中性子吸収能
を維持できる。その結果、複数の部材を接合して角状パ
イプを製造できるので、これまで押出し成形が困難であ
ったＢ−Ａｌ材でも、寸法の大きな角状パイプや、断面
形状の複雑な角状パイプを得ることができる。

【００１６】また、請求項３に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプは、Ｂ−Ａｌ材によって作られた複数
のパイプ構成部材同士を、摩擦攪拌接合によって接合し
て構成したことを特徴とする。この使用済み燃料集合体
格納用角状パイプでは、材料を溶融させないで接合する
摩擦攪拌接合によってＢ−Ａｌ材のパイプ構成部材同士
を接合している。このため、継ぎ手部においては、もと
の材料とほとんど変わらない靭性および中性子吸収能を
維持できる。これによって、これまで押出し成形が困難
であった寸法の大きいＢ−Ａｌ角状パイプ等を、複数の
部材を接合することで製造できる。また、熱変形も小さ
いため、接合後の修正も軽微であり、製造の手間も軽減
できる。

【００１７】また、請求項４に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプは、上記使用済み燃料集合体格納用角
状パイプにおいて、さらに、上記角状パイプを千鳥配置
したときに斜め隣に配置される他の角状パイプの角部外
側に設けられた平面と当接する平面を、上記角状パイプ
の角部外側に設けたことを特徴とする。

【００１８】この使用済み燃料集合体格納用角状パイプ
は、上記角状パイプの外側角部を落として平面を形成し
ている。そして、この角状パイプを千鳥状に配置して使
用済み燃料集合体を収納するバスケットを構成したとき
には、斜め隣の角状パイプがこの平面同士を当接した状
態で組み立てられる。このため、バスケットを組み立て
る作業が容易にできるので、バスケットの製造に手間を
要さない。なお、上記角状パイプによって奏される作用
・効果も同時に奏することは言うまでもない。

【００１９】また、請求項５に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプは、上記使用済み燃料集合体格納用角
状パイプにおいて、さらに、上記角状パイプを千鳥配置
したときに斜め隣に配置される他の角状パイプの角部外
側に形成された段部とかみ合う段部を、上記角状パイプ
の角部外側に設けたことを特徴とする。

【００２０】この使用済み燃料集合体格納用角状パイプ
は、上記角状パイプの角部に段部を設けてある。そし
て、この角状パイプを千鳥状に配置して使用済み燃料集
合体を収納するバスケットを構成したときには、斜め隣
の角状パイプの角部に形成された段部とこの段部とがか
み合う。このため、角状パイプ同士がずれにくくなるの
で、この角状パイプによって構成したバスケットは、衝
撃や振動に対しても強くなる。なお、上記角状パイプに
よって奏される作用・効果も同時に奏することは言うま
でもない。

【００２１】また、請求項６に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプは、上記使用済み燃料集合体格納用角
状パイプにおいて、さらに、上記角状パイプは、その角
部において上記パイプ構成部材同士を接合してなること
を特徴とする。角状パイプの側壁内に中性子の透過を抑
制するフラックストラップを設ける場合には、強度を保
つためにリブを設ける必要がある。この角状パイプで
は、角部においてパイプ構成材同士を接合するので、こ
のリブの形成に影響を与えない。このため、最も適した
位置に最適な大きさのリブを形成して、効率のよい設計
ができる。なお、この他に上記角状パイプによって奏さ
れる作用・効果も同時に奏することは言うまでもない。

【００２２】また、請求項７に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプは、上記使用済み燃料集合体格納用角
状パイプにおいて、さらに、上記角状パイプの軸方向に
垂直な断面内における角部の接合線が、この断面内にお
ける対角線の交点に向かうことを特徴とする。このた
め、比較的簡単な冶具でパイプ構成部材を拘束できるの
で比較的容易に製造できる。なお、この他に上記角状パ
イプによって奏される作用・効果も同時に奏することは
言うまでもない。

【００２３】また、請求項８に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプは、上記使用済み燃料集合体格納用角
状パイプにおいて、さらに、上記角状パイプの軸方向に
垂直な断面内における角部の接合線が、この断面内にお
ける対角線に対して角度を有することを特徴とする。こ
の角状パイプでは、接合線が対角線に対して角度を持つ
ため、接合線が対角線の交点に向かう場合と比較して接
合面積を大きくできる。これによって接合部の継ぎ手強
度が向上する。また接合部における伝熱面積も大きくで
きるので、使用済み燃料が発生する崩壊熱をより効率よ
く外部に放出することができる。なお、この他に上記角
状パイプによって奏される作用・効果も同時に奏するこ
とは言うまでもない。

【００２４】また、請求項９に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプは、上記使用済み燃料集合体格納用角
状パイプにおいて、さらに、上記角状パイプの角部内側
には上記角状パイプの軸方向に向かう溝を設け、さらに
当該溝の断面は少なくとも弧を有する形状とし、且つ上
記接合線がこの弧に接するようにしたことを特徴とす
る。また、請求項１０に係る使用済み燃料集合体格納用
角状パイプは、上記使用済み燃料集合体格納用角状パイ
プにおいて、さらに、上記溝の断面形状はＵ字形である
ことを特徴とする。

【００２５】この使用済み燃料集合体格納用角状パイプ
は、角部内側に溝を設けてある。そして、この溝の断面
が有する弧の部分に、パイプ構成部材の接合部における
接合線が接するようになっている。このため、角部にお
ける応力集中を緩和できるので、落下の衝撃や振動に対
して強いバスケットを構成することができる。また、断
面Ｕ字状としたことで、溝の開口部を大きくしないで溝
の深さを調整できる。なお、この他に上記角状パイプに
よって奏される作用・効果も同時に奏することは言うま
でもない。

【００２６】また、請求項１１に係る使用済み燃料集合
体格納用角状パイプは、上記使用済み燃料集合体格納用
角状パイプにおいて、さらに、上記角状パイプは、その
側面において上記パイプ構成部材同士を接合してなるこ
とを特徴とする。この使用済み燃料集合体格納用角状パ
イプは、その側面でパイプ構成部材同士を接合するの
で、使用済み燃料集合体を収納するバスケットを構成し
たときに応力の集中する角部に接合継ぎ手部は生じな
い。このため、応力の集中する部分をより堅牢な構造と
することができるので、この角状パイプによって構成し
たバスケットも、より堅牢なものを得ることができる。
また、角状パイプの側面でパイプ構成部材を接合するた
め容易に製造できるので、製造に手間を要しない。

【００２７】また、請求項１２に係る使用済み燃料集合
体格納用バスケットは、上記角状パイプを千鳥状に配置
して構成したことを特徴とする。このため、ＰＷＲ用使
用済み燃料集合体を収納する使用済み燃料集合体格納用
バスケットを比較的安価で容易に提供できる。また、上
記角状パイプの接合継ぎ手部分においては、靭性劣化等
はほとんど発生しないので、堅牢な構造のバスケットを
得ることができる。

【００２８】また、請求項１３に係る使用済み燃料集合
体格納用バスケットは、Ｂ−Ａｌ材によって作られた部
材の母材であるＡｌを半溶融状態としてすべての前記部
材同士を接合することで、使用済み燃料集合体が収納さ
れる格子状のセルを構成したことを特徴とする。この使
用済み燃料集合体格納用バスケットは、すべてのバスケ
ット構成材同士を接合し、全体を一体として構成する。
このため、バスケット全体の剛性を非常に高くできるの
で、落下の衝撃や振動に対して、極めて堅牢な構造とす
ることができる。また、全体を一体化しているため、キ
ャスク等への組み込みを容易にできる。なお、バスケッ
ト構成材の長手方向すべてにわたって接合しなくともよ
い。例えば、バスケット構成材の両端のみを接合するよ
うにしてもよい。このようにすると、接合部分を少なく
できるので、バスケットの製造が容易になる。

【００２９】また、請求項１４に係る使用済み燃料集合
体格納用バスケットは、上記使用済み燃料集合体格納用
バスケットにおいて、さらに、四個の上記セルで囲まれ
る部分には、当該セルの軸方向に向かって貫通する貫通
孔を設けたことを特徴とする。この使用済み燃料集合体
格納用バスケットは、使用済み燃料集合体を収納する格
子状のセルを有するが、この格子の交差部分に、当該セ
ルの軸方向に向かって貫通する貫通孔を設けてある。こ
の貫通孔によって、斜め隣のセルに向かって透過する中
性子の線量を抑制できる。また、バスケット全体の重量
を軽減できる。

【００３０】また、請求項１５に係る使用済み燃料集合
体格納用バスケットは、Ｂ−Ａｌ材によって作られた複
数の部材同士を、当該部材の母材であるＡｌを半溶融状
態としてから接合してバスケット構成材とし、さらに複
数の当該バスケット構成材の端部同士を組み合わせて格
子状のセルを構成したことを特徴とする。この使用済み
燃料集合体格納用バスケットは、全体を一体として構成
するのではなく、複数の部材を組み合わせてバスケット
構成材を作り、このバスケット構成材を組み合わせてバ
スケットを構成する。このため、全体の剛性は上記バス
ケットと比較して低下するが、接合部分が低減する結
果、製造の手間を大幅に低減できる。また、バスケット
構成材の単位をある程度大きくとれば、バスケット全体
の剛性も比較的大きくできる。このため、角状パイプを
千鳥状に組み合わせて構成したバスケットよりも堅牢な
バスケットを構成しやすい。なお、Ｂ−Ａｌ材によって
作られた部材の長手方向すべてにわたって接合しなくと
もよい。例えば、当該部材の両端のみを接合するように
してもよい。このようにすると、接合部分を少なくでき
るので、バスケット構成材の製造が容易になる。

【００３１】また、請求項１６に係る使用済み燃料集合
体格納用バスケットは、Ｂ−Ａｌ材によって作られた複
数の部材同士を、当該部材の母材であるＡｌを半溶融状
態としてから接合して断面十字状のバスケット構成材と
し、さらに複数の当該バスケット構成材の端部同士を組
み合わせて構成したことを特徴とする。この使用済み燃
料集合体格納用バスケットは、荷重の集中する十字状断
面の交差部分を、母材であるＡｌを半溶融状態としてか
ら接合している。このため、上記角状パイプを千鳥状に
配置したバスケットと比較して、この部分の強度を高く
できる。したがって、落下の衝撃や振動等に対しても角
状パイプによるバスケットよりも強くできるので、より
堅牢なバスケットを作ることができる。なお、Ｂ−Ａｌ
材によって作られた部材の長手方向すべてにわたって接
合しなくともよい。例えば、当該部材の両端のみを接合
するようにしてもよい。このようにすると、接合部分を
少なくできるので、断面十字状のバスケット構成材の製
造が容易になる。

【００３２】また、請求項１７に係る使用済み燃料集合
体格納用バスケットは、上記使用済み燃料集合体格納用
バスケットにおいて、さらに、上記バスケット構成材の
少なくとも一つの端部を、このバスケット構成材の母材
であるＡｌを半溶融状態としてから接合し格子状のセル
を構成したことを特徴とする。この使用済み燃料集合体
格納用バスケットは、バスケット構成材の端部同士を接
合して、より大きなバスケット構成材の単位としてバス
ケットを構成する。このため、上記角状パイプを千鳥状
に配置したバスケットと比較して、バスケット全体の剛
性をより高くして、より堅牢なバスケットを構成でき
る。また、バスケット構成材のすべての端部同士を接合
しなくてもよいので、比較的容易にバスケットを製造で
きる。なお、バスケット構成材の長手方向すべてにわた
って接合しなくともよい。例えば、当該バスケット構成
材の両端のみを接合するようにしてもよい。このように
すると、接合部分を少なくできるので、バスケット構成
材の製造が容易になる。

【００３３】また、請求項１８に係る使用済み燃料集合
体格納用バスケットは、上記使用済み燃料集合体格納用
バスケットにおいて、さらに、上記断面十字状のバスケ
ット構成材は、その交差部分にこのバスケット構成材を
軸方向に貫く貫通孔を備えていることを特徴とする。こ
の使用済み燃料集合体格納用バスケットは、断面十字状
であるバスケット構成材の交差部分に、このバスケット
構成材の軸方向に向かって貫通する貫通孔を設けてあ
る。この貫通孔によって、斜め隣の使用済み燃料集合体
に向かって透過する中性子の線量を抑制できる。また、
バスケット全体の重量を軽減できる。なお、上記バスケ
ットで奏される作用・効果も同時に奏されることは言う
までもない。

【００３４】また、請求項１９に係る使用済み燃料集合
体格納用バスケットは、上記使用済み燃料集合体格納用
バスケットにおいて、さらに、上記バスケットの外周部
には、当該バスケットを構成する材料の母材であるＡｌ
を半溶融状態として伝熱板を接合したことを特徴とす
る。この使用済み燃料集合体格納用バスケットは、Ｂ−
Ａｌ材で構成されたバスケットを半溶融状態として伝熱
板を取り付けている。このため、ＢやＢ化合物が凝集す
ることなく接合できるので、靭性劣化を最小限に抑える
ことができる。なお、上記バスケットで奏される作用・
効果も同時に奏されることは言うまでもない。

【００３５】この伝熱板は、バスケットの外周部に取り
付けられるものであるが、バスケット外周部のみこの伝
熱板と摩擦攪拌接合によって接合してバスケット構成し
てもよい。このようにすると、バスケット内のセルを構
成する角状パイプやバスケット構成材等を接合しなくと
も、伝熱板によってある程度バスケット全体を拘束する
ことができる。これによって、バスケット全体を移動さ
せる場合、例えば、キャスク本体胴に設けられたキャビ
ティ内にバスケットを設置する場合等には、その作業を
容易にできる。

【００３６】また、請求項２０に係る使用済み燃料集合
体格納用角状パイプまたは使用済み燃料集合体格納用バ
スケットは、上記使用済み燃料集合体格納用角状パイプ
または使用済み燃料集合体格納用バスケットにおいて、
上記Ｂ−Ａｌ材のＢ含有率は１．５重量％以上７．０重
量％以下であることを特徴とする。このため、十分な中
性子吸収能を発揮させつつ、十分な靭性を確保できる。
また、Ｂ含有量が７重量％以下であるので、押出し成形
加工も比較的容易にできるので、寸法の大きい角状パイ
プ構成部材やバスケット構成材を成形しやすい。さら
に、母材であるＡｌを半溶融状態で接合して角状パイプ
やバスケットを構成しているので、靭性の劣化も最小限
に抑えることができる。

【００３７】また、請求項２１に係る使用済み燃料集合
体格納用角状パイプまたは使用済み燃料集合体格納用バ
スケットは、上記使用済み燃料集合体格納用角状パイプ
または使用済み燃料集合体格納用バスケットにおいて、
上記Ｂ−Ａｌ材には少なくとも濃縮ボロンが添加されて
いることを特徴とする。天然ボロンには中性子の吸収に
寄与するＢ¹⁰と中性子の吸収には寄与しないＢ¹¹があ
る。中性子吸収能を有するＢ¹⁰を濃縮したものを使用す
ると、同じボロンの添加量であれば天然ボロンをそのま
ま使用した場合と比較してＢ¹⁰が多くなる分だけ中性子
吸収能は高くできる。この使用済み燃料集合体格納用角
状パイプまたは使用済み燃料集合体格納用バスケットに
おいては、Ｂ−Ａｌ材にこの濃縮ボロンを使用してい
る。このため、天然ボロンをそのまま使用した場合より
も薄い板厚の角状パイプあるいはバスケット構成材で、
同じ中性子吸収能を得ることができるので、バスケット
をより軽量かつコンパクトにできる。また、その分必要
なキャスク胴本体のキャビティ空間を小さくできるの
で、胴本体をコンパクトにできる。

【００３８】また、請求項２２に係る使用済み燃料集合
体格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法は、Ｂ
−Ａｌ材で作られた複数の部材同士を、当該部材の母材
であるＡｌを半溶融状態として接合することを特徴とす
る。この接合においては、母材を溶融して接合する溶接
と異なり、母材であるＡｌはシャーベット状の半溶融状
態になってから接合する。このため、接合部の熱歪が小
さく、接合後における修正の手間も少なくてすむので製
造に手間を要さない。また、母材であるＡｌが半溶融状
態となって接合するので、分散粒子であるＢやＢ化合物
は凝固の際にほとんど凝集しない。これによって、接合
継ぎ手部においてはもとの材料とほとんど変わらない靭
性および中性子吸収能を維持した角状パイプを製造でき
る。その結果、複数の部材を接合して角状パイプを製造
できるので、これまで押出し成形が困難であったＢ−Ａ
ｌ材でも、寸法の大きな角状パイプや、断面形状の複雑
な角状パイプも製造できる。

【００３９】また、請求項２３に係る使用済み燃料集合
体格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法は、Ｂ
−Ａｌ材で作られた複数の部材同士を摩擦攪拌接合によ
って接合することを特徴とする。この製造方法において
は、材料を溶融させないで接合する摩擦攪拌接合によっ
てＢ−Ａｌ材のパイプ構成部材同士を接合する。このた
め、角状パイプの継ぎ手部においては、もとの材料とほ
とんど変わらない靭性および中性子吸収能を維持でき
る。これによって、これまで押出し成形が困難であった
寸法の大きい粉体焼結Ｂ−Ａｌ角状パイプ等を、複数の
部材を接合することで製造できる。また、熱変形も小さ
いため、接合後の修正も軽微であり、製造の手間も軽減
できる。

【００４０】また、請求項２４に係る使用済み燃料集合
体格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法は、Ｂ
−Ａｌ材で作られた複数の部材同士を接合して使用済み
燃料集合体格納用角状パイプまたはバスケットを製造す
るにあたり、前記部材の接合面と作業面とのなす角度が
９０度よりも大きい場合には、円錐状の胴部先端に円筒
状の攪拌子を備えた接合ツールによって摩擦攪拌接合す
ることを特徴とする。摩擦攪拌接合は、作業面が平面に
なっていないと接合しにくい。このため、作業面が谷状
になっている場合には摩擦攪拌接合は適用しにくかっ
た。このため、例えば図１６（ａ）に示す角状パイプ１
６のような物は製造困難であった。しかし、この使用済
み燃料集合体格納用角状パイプ等の製造方法は、円錐状
の胴部を備えた接合ツールを使用することによって、作
業面が谷状であっても接合できる。これによって、段部
を設けることによって複雑な形状になった角状パイプも
製造できる。

【００４１】また、請求項２５に係る使用済み燃料集合
体格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法は、さ
らに、接合対象である上記部材同士の接合部であって、
胴部と攪拌子とからなる接合ツールの前記胴部が接する
側とは反対側に、Ａｌ用ろう材またはＡｌ材を配置し
て、前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とする。

【００４２】摩擦攪拌接合時においては変形を抑えるた
めに、接合対象である部材同士をバックアップ冶具で支
え、バックアップ冶具の反対側から接合ツールで摩擦攪
拌接合する。このため、接合ツールの攪拌子とバックア
ップ冶具との干渉を避けるために、接合対象の部材厚さ
よりも接合ツールの攪拌子長さをやや短くする。したが
って、接合ツールの攪拌子先端近傍、すなわち接合ツー
ルの胴部と反対側における部材は、接合線が生ずる場合
がある。この製造方法では、接合対象である部材同士を
突き合わせた接合部であって、摩擦攪拌接合用の接合ツ
ールの胴部が接する側とは反対側に、Ａｌ用ろう材等を
配置して、摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接合の際には、
このＡｌ用ろう材が半溶融状態となったＡｌ母材と一体
となるので、バックアップ冶具側における部材に発生す
る接合線を低減できる。その結果、より健全な接合部を
得ることができるので、この方法によって製造される角
状パイプや使用済み燃料集合体格納用バスケットもより
堅牢なものを得ることができる。なお、この場合には不
活性ガス雰囲気中、特にアルゴンガス雰囲気中で接合す
ると、接合部の酸化を低減できるので、より健全な接合
部を得ることができるので好ましい。

【００４３】また、請求項２６に係る使用済み燃料集合
体格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法は、上
記使用済み燃料集合体格納用角状パイプまたはバスケッ
トの製造方法において、さらに、上記部材は、粉体冶金
法または溶製法によって中性子吸収に対する有効元素で
あるＢ、および他の有効元素をＡｌ母材中に分散含有さ
せたＢ−Ａｌのビレット材を押出し成形加工したことを
特徴とする。

【００４４】この製造方法では、粉体冶金や溶製法によ
って中性子吸収に対する有効元素であるＢ、および強度
付与に対する有効元素をＡｌ母材中へ均一に分散させた
ビレット材を押出し成形した部材同士を、その母材であ
るＡｌが半溶融の状態で接合する。このため、一般の溶
融池を生ずる溶接と異なり、Ｂその他の有効元素が母材
中へ均一に分散した状態を保ったまま接合できる。した
がって、もとの材料の持つ特性を変化させないで接合が
できるので、難押出し材であっても押出し成形可能な大
きさの部材を接合することで、より大きな使用済み燃料
集合体格納用の角状パイプやバスケットを組み立てるこ
とができる。

【００４５】また、請求項２７に係る使用済み燃料集合
体格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法は、上
記使用済み燃料集合体格納用角状パイプまたはバスケッ
トの製造方法において、さらに、上記他の有効元素はＴ
ｉ、Ｚｒ、またはＦｅのうち少なくとも一つであること
を特徴とする。

【００４６】この製造方法では、高強度化に寄与する有
効元素としてＴｉ、Ｚｒ、またはＦｅのうち少なくとも
一つを粉体冶金や溶製法によってＡｌ母材中へ均一に分
散させたビレット材を押出し成形した部材同士を、その
母材であるＡｌが半溶融の状態で接合する。このため、
一般の溶融池を生ずる溶接と異なり、Ｂその他の有効元
素が母材中へ均一に分散した状態を保ったまま接合でき
る。したがって、もとの材料の持つ高強度特性を変化さ
せないで接合ができる。このため、上記元素を分散させ
た強度の高い難押出し材であっても、押出し成形可能な
大きさの部材を接合することで、より大きな使用済み燃
料集合体格納用の角状パイプやバスケットを組み立てる
ことができる。なお、上記Ｔｉ、Ｚｒ、またはＦｅは、
高強度付与のためＡｌまたはＡｌ合金中へ積極的に添加
するものであり、Ａｌ合金製造中に自然に混入する不純
物とは異なる。

【００４７】また、請求項２８に係る放射性物質格納容
器は、上記使用済み燃料集合体格納用バスケットの外形
に放射性物質格納容器本体のキャビティ内形状を合わせ
て当該バスケットを挿入し、前記格子内に使用済み燃料
集合体を収納することを特徴とする。この放射性物質格
納容器は、上記バスケットを収納しているので、ＰＷＲ
用使用済み燃料集合体を収納するキャスク等を比較的安
価で容易に提供できる。また、上記バスケットは堅牢な
構造であるので、衝撃や振動に強いキャスク等を提供で
きる。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。また、下記実施の形
態における構成要素には、当業者が容易に想定できるも
の或いは実質的に同一のものが含まれるものとする。

【００４９】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に係る角状パイプの軸方向に垂直な断面を表し
た断面図である。この角状パイプは、複数の粉体焼結Ｂ
−Ａｌ押出し材を摩擦攪拌接合（ＦＳＷ：Friction Sti
r Welding）によって接合し、且つ角状パイプの中心部
に接合線が向かっている点に特徴がある。なお、以下に
説明する角状パイプおよび使用済み燃料集合体格納用バ
スケットは主としてキャスクに使用するものであるが、
これに限定されるものではない。キャスクの他キャニス
タや使用済み燃料貯蔵プールのラックにも使用できる。

【００５０】角状パイプ１０は、粉体焼結Ｂ−Ａｌのビ
レット材を押出し加工によってパイプ構成部材である板
状材１００（図１（ｂ）参照）に成形し、この板状材１
００同士を摩擦攪拌接合によって接合して組み立てられ
ている。なお、パイプ構成部材の製造方法については後
述する。ここで、この角状パイプ１０の側壁には、中性
子の透過を抑制するために、角状パイプ１０の軸方向に
貫くフラックストラップ１０ｃが設けられている。この
フラックストラップ１０ｃは、１側壁につき２室設けら
れているがこれに限定されるものではなく３室や４室と
してもよい。ここでは、現状における使用済み燃料の寸
法から、２室構造としてある。

【００５１】つぎに板状材１００の接合手順を説明す
る。図２は、板状材を摩擦攪拌接合によって接合する様
子を示す説明図である。板状材１００は冶具２００によ
って固定されており、両者の接合面同士が突合わされて
いる。また、板状材１００の内壁側はバックアップ冶具
２０１によって支えられており、接合時の変形を抑える
ようになっている。

【００５２】ここで、この角状パイプ１０においては接
合面に垂直な面、すなわち斜め隣の角状パイプと当接す
る面１０ａ（図１（ａ）参照）を作業面というものとす
る。なお、作業面は、つぎに説明する接合ツール２１０
の胴部２１２と接触する面である（以下同様）。そし
て、この角状パイプ１０においては、接合面と作業面と
のなす角度θが９０度となっている。図３は、摩擦攪拌
接合に使用する接合ツールを示す説明図である。接合ツ
ール２１０は、胴部２１２と攪拌子２１４とで構成され
ている。そして、胴部２１２をモータ等（図示せず）に
よって回転させることによって、攪拌子２１４も胴部２
１２とともに回転する。攪拌子２１４の有効長さｘ（図
３（ｂ）参照）は接合深さに応じて任意に選択すること
ができ、この例では板状材１００同士の接合部における
厚さｈ（図１（ａ）参照）よりやや長い程度である。た
だし、この場合には、接合ツール２１０の移動とともに
バックアップ冶具２０１が移動するか、バックアップ冶
具２１０と板状材１００との間に攪拌子２１４が突き出
る隙間を設けておく必要がある。

【００５３】接合ツール２１０を回転させながら板状材
１００の接合部１００ａに押し込んでいくと、摩擦によ
って板状材１００の温度が上昇する。そして、板状材１
００の温度が約４００℃まで上昇すると板状材１００の
内部組織は変形抵抗を失う。この状態になると、接合ツ
ール２１０の胴部２１２および攪拌子２１４の回転方向
に合わせて塑性流動が起こり、板状材１００同士の組織
が攪拌される。このとき、Ｂ−Ａｌの板状材１００は塑
性流動を生ずるものの、溶解はしていない。接合ツール
２１０による組織の攪拌が終了して板状材１００の接合
部１００ａが冷却すると、攪拌された組織が一体化して
摩擦攪拌接合による接合が終了する。

【００５４】このようにして二枚の板状材１００同士を
摩擦攪拌接合によって接合し、Ｌ字状の部材１００ｂを
製造する。つぎに、冶具２０２によってＬ字状の部材１
００ｂ同士を向かい合わせて固定する。そして、接合ツ
ール２１０によって、Ｌ字状の部材１００ｂの接合部１
００ａを摩擦攪拌接合によって接合する（図２（ｂ）参
照）。この接合部１００ａを接合したら、一旦冶具２０
２からＬ字状の部材１００ｂを取り外し、まだ接合して
いない方の接合部１００ａを接合ツール２１０側に向け
て冶具２０２に固定する。この後は、同様の手順によっ
て接合部１００ａを接合ツール２１０によって接合し、
角状パイプ１０（図１参照）が完成する。なお、この角
状パイプ１０を千鳥状に配置してバスケットを構成する
ときに、斜め隣の角状パイプと当接する面１０ａ（図１
（ａ）参照）は、仕上がり具合に応じて切削加工等によ
って仕上げてもよい。

【００５５】図４は、板状材を摩擦攪拌接合によって接
合する他の方法を示す説明図である。この接合方法は、
接合対象である部材同士を突き合わせた接合部であっ
て、摩擦攪拌接合用の接合ツールの胴部が接する側とは
反対側に、Ａｌ用ろう材等を配置して、摩擦攪拌接合す
る点に特徴がある。図４（ａ）に示すように、摩擦攪拌
接合時においては接合対象の変形を抑えるために、接合
対象である板状材１００同士をバックアップ２０１冶具
で支え、バックアップ冶具２０１の反対側から接合ツー
ル２１０で摩擦攪拌接合する。このため、接合ツール２
１０の攪拌子２１４とバックアップ冶具との干渉を避け
るために、接合対象の接合深さｈよりも接合ツール２１
０の攪拌子２１４の長さｘをやや短くする。これによっ
て、攪拌子２１４の先端近傍、すなわち接合ツール２１
０の胴部２１２と反対側における板状材１００の接合部
分は、ｈ−ｘだけ攪拌子２１４が到達しない部分が生ず
る。このため、Ａｌ母材が十分に攪拌されず接合線が生
ずる場合がある。

【００５６】この接合方法においては、図４（ａ）に示
すように、板状材１００は接合面同士が突合わされる形
で、冶具２００およびバックアップ冶具２０１によって
固定されている。そして、接合ツール２１０の胴部２１
２が接する板状材１００の面１０ａ、すなわち作業面で
ある面１０ａ側とは反対側の接合部に、箔状のＡｌ用ろ
う材１５０が二枚の板状材１００で挟み込まれて配置さ
れている（図４（ａ））。

【００５７】配置の方法は、図４（ａ）に示すように板
状材１００の接合面で挟み込む方法や、同図（ｃ）に示
すようにバックアップ冶具２０１と板状材１００との間
にＡｌ用ろう材１５１を配置する方法がある。また、図
示はしないが、図４（ａ）および（ｂ）に示したＡｌ用
ろう材１５０の位置に、粉末状にしたＡｌ用ろう材をバ
インダ等に溶いて塗工してもよい。また、この例におい
ては箔状のＡｌ用ろう材１５０を用いたが、Ａｌ用ろう
材の形状はこれに限定されるものではなく、例えば線状
のＡｌ用ろう材も使用できる。さらに、Ａｌ用ろう材１
５０等の代わりに、Ａｌシート、Ａｌ箔、Ａｌ線あるい
はＡｌ粉を使用することもできる。

【００５８】接合ツール２１０によって摩擦攪拌接合を
開始すると、摩擦熱によってＡｌ用ろう材の箔１５０も
板状材１００のＡｌ母材とともにシャーベット状になっ
てＡｌ母材と一体になる。なお、接合ツールは図４
（ｂ）に示す矢印Ｚ方向に進む。Ａｌ用ろう材１５０を
使用しない場合には、摩擦攪拌接合が終了すると二枚の
板状材１００で構成された角部内側１０ｂには接合線が
残ることがあった。しかし、この製造方法によれば、Ａ
ｌ用ろう材１５０が接合時にシャーベット状となって板
状材１００の母材と一体となって接合線を塞ぐので、バ
ックアップ冶具２１０側である角部内側１０ｂには接合
線がほとんど発生しなくなる。

【００５９】その結果、接合線が少ない健全性の高い角
状パイプ１０（図１参照）を得ることができる。また、
後述するように、複数の部材を組み合わせて使用済み燃
料集合体を収納するバスケットを作ることもできるが、
その際にこの接合方法を適用すれば、溶接船の少ない堅
牢なバスケットを作ることができる。また、攪拌子２１
４の長さｘが接合対象の板状材１００の接合深さｈより
も小さいので、接合ツール２１０の回転トルクも少なく
でき、送り速度も速くできる。その結果、より少ないエ
ネルギーで高速に接合できる。さらに、攪拌子２１４は
二枚の板状材１００で構成された角部内側１０ｂの内側
へ突き出ることはない。このため、バックアップ冶具２
０１の角部外形を当該角部内側１０ｂの形状と合わせ
て、寸法精度を高くすることができる。これによって、
接合後の機械加工が不要になるので、角状パイプ１０を
製造する手間を軽減できる。なお、この接合方法を適用
する場合には、不活性ガス雰囲気中、特にアルゴンガス
雰囲気中で接合すると、接合部１００ａの酸化を低減で
きるので、より健全な接合部１００ａを得ることができ
るので好ましい。

【００６０】Ｂ−Ａｌ合金は、硬度の高いＢ化合物を含
むため、押出し加工によって上記角状パイプ１０を製造
すると、押出しダイスが摩耗しやすく、長い距離を押出
した場合には押出し初期と同程度の寸法精度を保つこと
が困難である。また、押出しに要する推力も硬度の高い
Ｂ化合物を使用する分だけ大きくなる。特に、加工対象
である角状パイプ１０の寸法が大きくなると押出しダイ
スの表面積が大きくなるので、押出し加工に要する推力
はより大きくなる。これらの理由から、製品の寸法が大
きくなるほど押出し加工は困難になる。

【００６１】この発明の実施の形態１に係る角状パイプ
１０は、複数のＢ−Ａｌ板材を摩擦攪拌接合によって接
合する。押出し加工による製造が困難になる程角状パイ
プ１０の寸法が大きくなっても、角状パイプ１０を構成
する板状材１００は押出し加工によって製造できる。し
たがって、この方法によれば、寸法が大きく、ビレット
の押出し加工によっては製造ができない角状パイプ１０
であっても製造できる。

【００６２】また、この角状パイプ１０はＢ−Ａｌの粉
体焼結ビレットを押出し成形した成形体で作られている
が、粉体焼結材同士の結合においては母材であるＡｌを
溶かさないで成形することが重要である。ここで、一般
に溶融池ができる溶接は母材同士を溶かして接合するた
め、Ｂ−Ａｌの粉体焼結材に適用すると、凝固の際に母
材中に分散しているＢやＢ化合物が凝集してしまう。こ
のため、溶接継ぎ手部は、ＢやＢ化合物等の均一な分散
によって得られていたもとの材料が持つ性質が変化して
しまう。その結果、中性子吸収能および機械的強度（特
に靭性）が低下して、使用済み燃料集合体を収納する部
材としての性能を発揮できなくなってしまう。そして、
溶製法によって製造したビレットを押出し成形した部材
でも同様の問題を有している。

【００６３】ここで、摩擦攪拌接合は摩擦熱によって接
合対象である母材の組織内部を攪拌して一体化させるこ
とで、母材同士を接合する。このように、母材を溶かさ
ず、半溶融状態で接合するため、一般的な溶融池を生ず
る溶接とは異なり、熱影響による接合部周辺の強度低下
が極めて小さいという特長がある。したがって、摩擦攪
拌接合においては接合継ぎ手部の機械的性質はほとんど
変化しない。このため、Ｂ−Ａｌの粉体焼結材を接合し
ても、接合継ぎ手部における中性子吸収能および機械的
性質は母材とほとんど変化しない。したがって、板状材
１００を接合して角状パイプ１０を製造しても、使用済
み燃料集合体を収納する部材としての性能はほとんど変
化しない。

【００６４】さらに、摩擦攪拌接合では母材の融点より
も低い温度で接合するため、母材の融点以上まで加熱す
る溶接とは異なり、熱の影響を小さくできる。このた
め、熱変形を非常に小さくできる。ここで、使用済み燃
料集合体を収納する角状パイプ１０は、軸方向に垂直な
断面寸法に対して軸方向に平行な方向の寸法が極めて大
きい物である。このような物を一般的な溶融池を生ずる
溶接によって接合すると、軸方向に対して反ってしまう
が、摩擦攪拌接合によればこのような変形はほとんど発
生しない。板状材１００を摩擦攪拌接合によって接合し
角状パイプ１０を製造した場合には、寸法精度の高い角
状パイプ１０を製造できるので、接合後の修正をほとん
ど要さず、製造の手間を低減できる。

【００６５】粉体焼結Ｂ−Ａｌ材の場合でも、溶製法に
よるＢ−Ａｌ材の場合でも、上述した作用・効果は奏す
る。ここで、粉体焼結Ｂ−Ａｌ材は母材であるＡｌを溶
かさないで製造するものであり、溶製法と比較してより
多くのＢ等の分散粒子を均一に母材中へ分散させること
ができる。このため、溶融に起因するＢ等の凝集による
性能劣化は、溶製法によるものよりも、より顕著に表れ
ることになる。溶融池を作らずに母材を半溶融の状態で
接合できる摩擦攪拌接合であれば、加熱あるいは溶融に
よる性能劣化を最小限に抑えて接合できる。したがっ
て、性能劣化を抑える効果も、粉体焼結Ｂ−Ａｌ材の方
が溶製法によるＢ−Ａｌ材より大きく表れる。このよう
に、母材を半溶融状態で接合できる摩擦攪拌接合は、粉
体焼結Ｂ−Ａｌ材の接合に適するものである。

【００６６】なお、板状材１００の接合には摩擦攪拌接
合が好適であるが、この他にも接合部１００ａを溶かさ
ないで、半溶融状態で接合できる方法であれば、Ｂ−Ａ
ｌ成形材の性質を損なわずに角状パイプ１０を組み立て
ることができる。このような接合方法としては、例え
ば、先行するレーザーヘッドによって攪拌子２１４の直
前にレーザーを照射し、母材であるＡｌを半溶融直前の
状態にして、その後を攪拌子２１４によって攪拌接合す
る方法がある。この場合には、レーザーを照射しない場
合よりも攪拌子の送り速度を高速にできるので、より短
時間で製品を製造することができる。

【００６７】また、上記説明においては、複数の板状材
１００の長手方向すべてにわたり、摩擦攪拌接合によっ
て接合することで角状パイプ１０を構成していた。ここ
で、角状パイプ１０は内部に崩壊熱を発生する使用済み
燃料集合体を収納するため、角状パイプ１０にはこの崩
壊熱を効率よく外部に伝える伝熱性能が要求される。ま
た、落下の衝撃等に耐え得るだけの強度も角状パイプ１
０には要求される。このような伝熱性能および強度が十
分許容されるのであれば、板状材１００の長手方向すべ
てにわたって接合する必要はなく、例えば一定間隔をあ
けて短い接合長さの摩擦攪拌接合を繰り返す、いわゆる
タップ接合としてもよい。さらには、タップ接合の一例
として、板状材１００の両端のみを摩擦攪拌接合によっ
て接合してもよい。以下の例でも同様である。

【００６８】（第一変形例）図５は、実施の形態１の第
一変形例に係る角状パイプを示す断面図である。この変
形例に係る角状パイプ１１は、実施の形態１に係る上記
角状パイプ１０（図１参照）と略同様であるが、角状パ
イプ１１の内側角部１１ｃに、角状パイプ１１の軸方向
に向かうＵ字状の溝１１ａを設けた点に特徴がある。そ
の他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略
するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付す
る。

【００６９】図５（ｃ）に示すように、板状材１０１の
接合部１０１ａは、その角部内側に軸方向へ向かう溝１
０１ｃが形成されている。そして、複数の板状材１０１
を組み合わせて角状パイプ１１を構成すると、角状パイ
プ１１の角部内側には軸方向に向かう溝１１ａが形成さ
れる（図５（ａ）および（ｂ）参照）。ここで、軸方向
とは図５の紙面に垂直な方向である。なお、板状材１０
１同士は摩擦攪拌接合によって接合されるが、この接合
方法については実施の形態１に示した方法がそのまま適
用できるので、説明を省略する。

【００７０】接合ツール２１０の攪拌子２１４の長さｘ
（図３（ｂ）参照）が十分に確保できない場合には、板
状材１０１の接合部１０１ａに接合されない部分（図５
（ｄ）中Ａ）が発生する。そして、接合されない部分と
接合部分との境目に応力集中が生じて、角状パイプ１１
の損傷を招くおそれがある。この角状パイプ１１では、
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、内側角部１１ｃ
に形成されているＵ字状の溝１１ａの内側まで接合され
るようになっている。このため、Ｕ字状の溝１１ａの曲
面部で角状パイプ１１の角部に生ずる応力集中を緩和で
きる。これによって、角状パイプ１１が損傷等する危険
性を低減して、健全な角状パイプ１１を提供できる。な
お、この溝１１ａの断面は少なくとも弧を有する形状で
あって、且つ上記接合線がこの弧に接するようにしてあ
ればよい。

【００７１】角状パイプ１１内部に収納される使用済み
燃料集合体が発生する崩壊熱は、角状パイプ１１を伝わ
って、キャスク等（図示せず）の外部へ放出される。こ
のため、角状パイプ１１は、できるだけ伝熱性能を高く
する必要がある。ここで、角状パイプ１１の接合部にお
ける伝熱性能は、接合部の面積が大きい方が高くなる。
このため、接合部の伝熱性能をできるだけ低下させない
ように、Ｕ字状の溝１１ａの深さｈ−ｈ₁（図５
（ｂ））は、接合ツール２１０の攪拌子２１４（図３
（ｂ））の長さが確保できる範囲で、できるだけ小さく
することが望ましい。

【００７２】（第二変形例）図６は、実施の形態１の第
二変形例に係る角状パイプを示す断面図である。この変
形例に係る角状パイプ１２は、実施の形態１に係る上記
角状パイプ１０等（図１等参照）と略同様であるが、軸
方向に垂直な断面がＬ字状のＬ形部材１０２を２個摩擦
攪拌接合によって接合して構成する点が異なる。その他
の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略する
とともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。

【００７３】図６（ａ）に示すように、角状パイプ１２
は、Ｌ形部材１０２の接合部１０２ａ同士が摩擦攪拌接
合によって接合されて製造されている。また、図６
（ｂ）に示すように、軸方向に垂直な断面がコの字形状
をした部材１０２ｂと、板状の部材１０２ｃとを組み合
わせて、角状パイプ１２ａが構成されている。これらの
角状パイプ１２および１２ａは、実施の形態１に係る角
状パイプ１０（図１参照）と比較して接合部が半分にな
るため、それだけ容易に製造できる。また、強度も接合
部が少ない分だけ高くできるので、バスケットを組み立
てた場合にはより堅牢なバスケットを構成することがで
きる。なお、実施の形態１に係る角状パイプ１０と比較
して部品の分割数が少ないため、角状パイプの寸法が比
較的小さい場合に適する。

【００７４】なお、第一変形例に係る角状パイプ１１
（図５参照）のように、角状パイプ１２等の内側角部で
あって、Ｌ形部材１０２等を接合する部分に、角状パイ
プ１２等の軸方向に向かう断面Ｕ字状の溝部を設けても
よい。このようにすると、接合部の応力集中を低減して
より堅牢な角状パイプを製造できるので、より落下等の
衝撃に強い堅牢なバスケットを構成できる。

【００７５】（実施の形態２）図７は、この発明の実施
の形態２に係る角状パイプを示す断面図である。この角
状パイプ１３は、パイプ構成部材である複数の板状材１
０３を摩擦攪拌接合によって接合し、且つ角部外側に斜
め隣の角状パイプとかみ合う段部１３ａを備えている点
に特徴がある。つぎに、この角状パイプ１３の製造方法
について説明する。図７に示すように、この角状パイプ
１３は短手方向の両端が階段状に形成された板状材１０
３を４枚組み合わせて、接合部１０３ａを摩擦攪拌接合
によって接合することで構成されている。

【００７６】図８は、実施の形態２に係る角状パイプの
製造方法を示す説明図である。同図に示すように、冶具
２０３によって板状材１０３の接合面同士が付き合わさ
れるように固定し、さらに板状材１０３の内側からはバ
ックアップ冶具２０４によって接合時の変形を抑えるよ
うになっている。つぎに、接合ツール２１０を回転させ
ながら板状材１０３の接合部１０３ａ（図７（ａ））に
押し込んで、板状材１０３同士を接合する。接合が終了
したら冶具２０３およびバックアップ冶具２０４から接
合した板状材１０３を取り外し、９０度向きを変えて同
様にもう一つの板状材１０３を接合する。そして、４枚
の板状材１０３を接合して、角状パイプ１３が完成す
る。なお、板状材１０３の長手方向すべてにわたって接
合しなくともよく、例えば板状材１０３の両端のみを接
合して角状パイプ１３を構成してもよい。このようにす
ると、接合部分が少なくなるのでより容易に角状パイプ
１３を製造できる（以下同様）。

【００７７】図９は、この角状パイプを千鳥状に配列し
て、使用済み燃料集合体を収納するバスケットを組み立
てた状態を示す説明図である。また、図１０は、実施の
形態２に係る角状パイプを主としてＢＷＲ使用済み燃料
集合体を収納するバスケットに適用した例を示す説明図
である。図９および１０に示すように、このバスケット
５０および５０'を構成する角状パイプ１３および１３'
は、これらの角部に形成された段部１３ａおよび１３
ａ'が、斜め隣に配置されている角状パイプ１３等の角
部に形成された段部１３ａ等とかみ合うように配置され
る。このため、組み立てが容易で、また、角状パイプ１
３等同士の動きがお互いに拘束されるのでバスケット５
０等全体も堅牢になり、衝撃に強い信頼性の高いバスケ
ット５０等を構成できる。

【００７８】また、隣り合う角状パイプ１３等同士の角
部が接する面積は、段部１３ａ等がない場合よりも大き
くできるので、角状パイプ１３等同士の伝熱面積を大き
くできる。これによってバスケット５０等全体の伝熱性
能を高くできるので、より効率的に使用済み燃料の崩壊
熱をバスケット５０等の外部へ逃がすことができる。ま
た、バスケット５０の外周には伝熱板５０ａが設けられ
ているが、この伝熱板５０ａを摩擦攪拌接合によってバ
スケット５０に接合してもよい。このようにするとより
伝熱性能が向上するので好ましい。なお、伝熱性能が十
分担保できる場合には、接合しなくともよい(以下同
様)。

【００７９】さらに、バスケット５０等を構成する場合
には、角状パイプ１３等の両端部のみを摩擦攪拌接合に
よって接合してもよい。このようにすると、角状パイプ
１３等の動きが拘束されるので、バスケット５０等を組
み立てやすくなる。また、両端部のみの接合なので、接
合作業も比較的容易である。また、上記伝熱板５０ａに
よって、バスケット５０等の外周部のみ摩擦攪拌接合し
てバスケット５０等を構成してもよい。このようにする
と、外周部で内部の角状パイプ１３等をある程度拘束で
きるので、組み立てが容易になる。また、キャスク本体
胴のキャビティ内にバスケット５０等を設置する作業も
容易にできる。以下の例においても同様である。

【００８０】（第一変形例）図１１は、実施の形態２の
第一変形例に係る角状パイプを示す断面図である。この
角状パイプ１４は、軸方向に垂直な断面内において、板
状材１０４同士の接合線１０４ａがこの断面内における
対角線の交点に対して角度βを有している。そして、角
状パイプ１４の角部には、角状パイプ１４を千鳥状に配
置した際に斜め隣に配置される角状パイプ１４の角部を
係止する段部１４ａが形成されている点に特徴がある。
この角状パイプ１４の角部に形成される平面（作業面）
と接合線１０４ａとのなす角θは９０度である点で、実
施の形態１に係る角状パイプ１０（図１参照）と共通す
る。このため、この角状パイプ１４は実施の形態１に係
る角状パイプ１０と同様の製造方法で製造できるので、
角状パイプ１４の製造方法についてはその説明を省略す
る。

【００８１】図１２は、この角状パイプを千鳥状に配列
して、使用済み燃料集合体を収納するバスケットを組み
立てた状態を示す説明図である。同図に示すように、こ
のバスケット５１は、千鳥状に配置された角状パイプ１
４の角部同士が当接している。さらに一方の角状パイプ
１４の角部に設けられた段部１４ａによって、もう一方
の角状パイプ１４の動きを規制する。このように、段部
１４ａによって角状パイプ１４の動きを規制できるの
で、落下等の衝撃による角状パイプ１４のずれを抑える
ことができる。これによって、信頼性の高いバスケット
５１を構成することができる。なおＢＷＲ用の使用済み
燃料集合体を収納するときにも同様バスケット構成をと
ることができる。なお、この角状パイプ１４は、実施の
形態１に係る角状パイプ１０（図１（ａ）参照）とは異
なり、軸方向に垂直な断面内において、接合線（図１１
（ａ）中１０４ａが示す線）は対角線（図１１（ａ）中
の一点鎖線）と一定の角度βをなしている。

【００８２】（第二変形例）図１３は、実施の形態２の
第二変形例に係る角状パイプを示す断面図である。この
角状パイプ１５は、上記第二変形例に係る角状パイプと
略同様の構成であるが、斜め隣に配置された角状パイプ
１５の角部を係止する段部１５ａを複数設けた点が異な
る。その他の構成は上記第一変形例と同様なのでその説
明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号
を付する。

【００８３】図１４は、この角状パイプを千鳥状に配列
して、使用済み燃料集合体を収納するバスケットを組み
立てた状態を示す説明図である。同図に示すように、こ
のバスケット５２は、千鳥状に配置された角状パイプ１
５の角部同士が当接している。さらに一方の角状パイプ
１５の角部に設けられた二つの段部１５ａによって、も
う一方の角状パイプ１５の動きを規制する。このよう
に、複数（この例では二つ）の段部１５ａによって角状
パイプ１５の動きを規制できるので、ＸおよびＹ方向に
対して角状パイプ１５の動きを規制できる。このため、
上記第一変形例に係る角状パイプ１４よりも、落下等の
衝撃によるずれをさらに抑えることができる。これによ
って、さらに信頼性の高いバスケット５２を構成するこ
とができる。また、ＸおよびＹ方向に対して角状パイプ
１５の動きを規制できるので、バスケット５２の組み立
てもより容易になる。

【００８４】図１５は、主としてＢＷＲ用の使用済み燃
料集合体を収納するバスケットに第二変形例に係る角状
パイプを適用した例を示す説明図である。この図に示す
ように、ＢＷＲ用の使用済み燃料であっても、この変形
例に係る角状パイプを適用できる。このときには、フラ
ックストラップ１５ｂ（図１３（ａ）参照）が不要にな
るので、図１５に示すような角状パイプ１５'となる。
この場合も、落下等の衝撃によるずれを抑えた堅牢なバ
スケット５２'を提供できる。なお、このバスケット５
２'は、設計次第でＰＷＲに使用することも可能であ
る。

【００８５】（第三変形例）図１６は、実施の形態２の
第三変形例に係る角状パイプを示す断面図である。この
角状パイプ１６は、複数の板状材を摩擦攪拌接合によっ
て接合し、且つ角部外側に斜め隣の角状パイプとかみ合
う段部１６ａを複数段備えている。さらに、この角状パ
イプ１６の軸方向に垂直な断面内における角部の接合線
が同じ断面内における対角線と角度β₁をもって傾いて
いる点に特徴がある。つぎに、この角状パイプ１６の製
造方法について説明する。図１７は、実施の形態２の第
三変形例に係る角状パイプの製造方法を示す説明図であ
る。

【００８６】この角状パイプ１６は、軸方向に垂直な断
面内における角部の接合線が、当該断面内における対角
線と一定の角度を持っており、且つ角部には段部１６ａ
が複数設けられている。そして、この段部１６ａによっ
て角部には谷状の部分が存在し平面が構成されないた
め、これまで説明した角状パイプを接合した接合ツール
２１０（図３参照）は使用できない。このため、図１７
（ｃ）に示すような接合ツール２１１を使用する。この
接合ツール２１１は、胴部２１３の円錐状をした頂部に
攪拌子２１５が設けられている。なお、この接合ツール
２１１は、作業面が谷状をしている対象物に対して摩擦
攪拌接合する際に適用するものである。

【００８７】この胴部２１３の角度αは、角状パイプ１
６の角部における角度βと略等しくしてある。これによ
って、接合ツール２１１の胴部２１３が板状材１０６と
接触して摩擦熱を発生し、接合ツール２１１を板状材１
０６の長手方向へ押し込むことで摩擦攪拌接合が進行す
る。そして、４枚の板状材１０６を接合して、角状パイ
プ１６を製造する。ここで、この角状パイプ１６は、実
施の形態１に係る角状パイプ１０（図１（ａ）参照）と
は異なり、軸方向に垂直な断面内における角部の接合線
１６ｂの向かう方向が、当該断面内における対角線１６
ｃに対して角度β₁をもっている（図１６（ａ）参
照）。このように、角度β₁を持たせることで、板状材
１０６同士の接合面における面積をより大きくできる。
そして、この接合面の面積が大きいとそれだけ接合強度
を大きくでき、また伝熱面積も大きくできるのでより好
ましい。なお、接合線１６ｂの向かう方向は、板状材１
０６の短手方向における端部形状によって角状パイプ１
６の軸方向に垂直な断面内における対角線１６ｃと一致
させることもできる。

【００８８】図１８は、実施の形態２の第三変形例に係
るバスケットを示す説明図である。このバスケット５３
は、角状パイプ１６の角部に設けられた段部１６ａが、
斜め隣に配置された角状パイプ１６の段部とかみ合って
いる。角部に設けられた段部１６ａは複数（この例では
三個）であるので、段部が二個ある実施の形態２に係る
バスケット５２（図１４参照）と比較して、角部の接触
面積を大きくできる。これによって、伝熱面積を大きく
できるので、より効率的に使用済み燃料の崩壊熱を外部
に伝えることができる。また、角状パイプ１６同士は複
数の段部でかみ合っているので、一段の段部でかみ合う
よりもずれに対して強い。このため、角状パイプ１６を
所定の位置に保ちやすくなるので、より堅牢なバスケッ
トを提供できる。図１９は、実施の形態２の第三変形例
に係る角状パイプをバスケットに適用した他の例を示す
説明図である。この図に示すように、ＢＷＲ用の使用済
み燃料であっても、この変形例に係る角状パイプを適用
できる。

【００８９】上記角状パイプ１６の角部に形成された段
部の角度βは鋭角であるが、βの大きさはこれに限定さ
れるものではない。図２０は、実施の形態２の第三変形
例に係る角状パイプの他の例を示す断面図である。同図
に示すように、例えば、角状パイプ１６ｅのように、角
部の角度βを直角にしてもよいし、あるいは同図（ｂ）
に示す角状パイプ１６ｆのように鈍角としてもよい。β
を鈍角にするには、接合ツール２１１の胴部２１３の角
度α（図１７（ｃ）参照）を鈍角にして接合すればよ
い。また、胴部２１３の角度αは鋭角として、摩擦攪拌
接合による接合後に切削加工等によって成形してもよ
い。

【００９０】図２１は、実施の形態２の第三変形例に係
る他のバスケットを示す説明図である。なお、この図は
βが直角である場合の角状パイプ１６ｅによってバスケ
ット５３ｅを構成したものである。βを直角または鈍角
にすると、βが鋭角の場合よりも角状パイプ１６ｅ等の
ずれに対してやや弱くなる。しかし、バスケット５３ｅ
を組み立てやすくなるので、バスケット５３ｅの生産性
を向上できる。また、図２２は、実施の形態２の第三変
形例に係る角状パイプをバスケットに適用した他の例を
示す説明図である。この図に示すように、ＢＷＲ用の使
用済み燃料であっても、この変形例に係る角状パイプを
適用できる。

【００９１】（実施の形態３）図２３は、この発明の実
施の形態３に係る角状パイプを示す断面図である。この
角状パイプ１７は、角状パイプ１７を構成する複数のＬ
形部材１０７を、当該角状パイプ１７の側面において摩
擦攪拌接合によって接合する点に特徴がある。図２４
は、実施の形態３に係る角状パイプの製造方法を示した
説明図である。この角状パイプ１７は、軸方向に垂直な
断面がＬ字形状をしたＬ形部材１０７を４個組み合わせ
て、接合部１０７ａを摩擦攪拌接合によって接合するこ
とで構成されている。なお、この角状パイプ１７は、角
部に平面が形成された形状を例にとって説明するが、角
部形状はこれに限定されるものではない。上記実施の形
態１および２で説明した角状パイプの形状が適用でき
る。

【００９２】冶具２０５によって、２個のＬ形部材１０
７が両者の接合部１０７ａ（図２４（ｂ）参照）同士を
突き合わせて固定されている。また、Ｌ形部材１０７の
内壁側はバックアップ部材２０６によって支えられてお
り、接合時の変形を抑えるようになっている。つぎに、
接合ツール２１０を回転させながらＬ形部材１０７の接
合部１０７ａに押し込んでいき、Ｌ形部材１０７同士を
接合する。

【００９３】つぎに、冶具２０５によって、２個のＬ形
部材１０７を接合して製造したコの字状の部材を、その
開口部側同士を向かい合わせて固定する。また、当該コ
の字状の部材は、バックアップ部材（図示せず）によっ
て内側から支えられている。この状態で、接合ツール２
１０によって、コの字状部材の一部であるＬ形部材１０
７の接合面１０７ａ同士を摩擦攪拌接合によって接合す
る。同様にして、まだ接合されていないＬ形部材１０７
の接合面１０７ａ同士を接合ツール２１０によって接合
し、角状パイプ１７（図２３参照）が完成する。なお、
Ｌ形部材１０７の長手方向すべてにわたって接合しなく
ともよく、例えば当該部材の両端のみを接合してもよ
い。このようにすると、接合部分が少なくなるので、角
状パイプ１０７をより容易に製造できる。

【００９４】この角状パイプ１７は、その側面でＬ形部
材１０７同士を接合するので、実施の形態１に係る角状
パイプ１０のように角部で接合するよりも容易に製造で
きる。また、角状パイプ１７を千鳥状に配列して使用済
み燃料集合体を収納するバスケット（図示せず）を組み
立てた場合には、角状パイプ１７の側面における接合部
と荷重の集中する角部とが重ならないので、より堅牢な
バスケットを構成できる。なお、この角状パイプ１７は
実施の形態１に係る角状パイプ１０と同様に、複数のＬ
形部材１０７を摩擦攪拌接合によって接合して製造す
る。このため、押出し成形によって一体成形できない程
大きい角状パイプであっても製造できる。

【００９５】ここで、角状パイプ１７はＰＷＲ用であ
り、図２３に示すように側壁にフラックストラップ１７
ｃを設けてあるが、摩擦攪拌接合で接合するために接合
部となるリブ１７Ｌの厚みをある程度大きくする必要が
ある。このため、フラックストラップ１７ｃは実施の形
態１等に係る角状パイプ１０等よりも小さくなる。ただ
し、図２３（ｃ）に示すような、主としてＢＷＲ用使用
済み燃料集合体を収納するために使用される角状パイプ
１７'であればフラックストラップ１７ｃは不要である
ため、この方式の利点を十分に生かすことができるため
好ましい。

【００９６】（変形例）図２５は、実施の形態３の変形
例に係る角状パイプを示す断面図である。この変形例に
係る角状パイプ１７ｂは、実施の形態３に係る上記角状
パイプ１７（図２３参照）と略同様であるが、断面がコ
の字形状の部材１０７ｂ同士を組み合わせた点が異な
る。その他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明
を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を
付する。

【００９７】この角状パイプ１７ｂは、断面コの字形状
の部材１０７ｂ同士をその開口部同士を向かい合わせ、
接合部１０７ｄを摩擦攪拌接合によって接合して製造す
る。この角状パイプ１７ｂも、実施の形態３に係る角状
パイプ１７と同様に、角状パイプ１７ｂの側面で部材１
０７ｂを接合している。このため、使用済み燃料集合体
を収納するバスケットを組み立てた場合には、荷重の集
中する角部と接合部とが重ならないので、より堅牢なバ
スケットを構成できる。なお、この角状パイプ１７ｂ
は、実施の形態３に係る角状パイプ１７よりも分割数が
少ないため、角状パイプ１７ｂの寸法が比較的小さい場
合に適する。

【００９８】（実施の形態４）図２６は、実施の形態４
に係る使用済み燃料集合体を収納するバスケットの一部
を示す説明図である。このバスケット５４は、複数の部
材を摩擦攪拌接合によって接合して製造した軸方向に垂
直な断面が十字形状をしたバスケット構成材１８を組み
合わせて構成する点に特徴がある。図２７は、実施の形
態４に係るバスケットを構成するバスケット構成材を示
す断面図である。図２７（ａ）に示すように、このバス
ケット構成材１８は、二種類の板状材１０８ａおよび１
０８ｂを二枚づつ使用し、これらを摩擦攪拌接合によっ
て接合して製造される。そして、板状材１０８ａおよび
１０８ｂは、短手方向の一方の側面における断面形状
が、頂角９０度の三角形状となっている（図２７（ｂ）
および（ｃ）参照）。なお、図２６に示したバスケット
５４は主としてＰＷＲ用の使用済み燃料集合体を収納す
るため、バスケット構成材１８で囲まれるセル５４ｃの
側壁を軸方向（図２６中紙面に垂直な方向）に貫く孔が
設けられている。ＢＷＲ用に適用する場合には、中実の
板状材（図示せず）によってバスケット構成材を製造す
る。

【００９９】図２８は、実施の形態４に係る板状材を摩
擦攪拌接合によって接合する方法を示す説明図である。
二枚の板状材１０８ａは、一方の側面同士が円錐状の胴
部２１３を持つ接合ツール２１１によって摩擦攪拌接合
される。接合の際には、冶具２０７によって板状材１０
８ａが拘束される。なお、前記接合ツール２１１の胴部
２１３における頂角αは９０度である。そして、順次四
枚の板状材１０８ａおよび１０８ｂを接合して、バスケ
ット構成材１８（図２７参照）が完成する。なお、板状
材１０８ａ等の長手方向すべてにわたって接合しなくと
もよく、例えば、板状材１０８ａの両端のみを接合する
ようにしてもよい。このようにすると、接合部分が少な
くなるので、より容易にバスケット構成材１８を製造で
きる。バスケット５４を組み立てる際には、バスケット
構成材１８の端部が隣り合うバスケット構成材１８の端
部と組み合わさって、使用済み燃料集合体を格納するセ
ル５４ｃが形成される。ここで、バスケット構成材１８
の端部には、凸部１８ａとこの凸部１８ａがはまる凹部
１８ｂとが順に設けられている。そして、バスケット５
４を組み立てる際には、これらの凸部１８ａと凹部１８
ｂとがはまり合うようになっている。

【０１００】このバスケット５４は、荷重の集中する十
字状断面の交差部分１８ｃを摩擦攪拌接合によって接合
している。このため、上記実施の形態で説明した角状パ
イプ１０等（図１等参照）を千鳥状に配置したバスケッ
トと比較して、この部分の強度が高い。したがって、落
下の衝撃や振動等に対してもより強いので、堅牢なバス
ケット５４を作ることができる。また、接合部の１８
ｃ'あるいは１８ｃ''の少なくとも一方を摩擦攪拌接合
によって接合してもよい。こうすると、より堅牢なバス
ケット５４を作ることができる。なお、バスケット構成
材１８の長手方向すべてにわたって接合しなくともよ
い。例えば、バスケット構成材１８の両端部のみを接合
して、製造を容易にしてもよい。

【０１０１】ここで、板状材１０８同士の接合部につい
て説明する。図２９は、実施の形態４に係るバスケット
構成材を構成する板状材同士の接合部の一例を示す説明
図である。同図（ａ）は、図２７（ａ）に示したバスケ
ット構成材１８と同じものである。同図（ｂ）〜（ｄ）
に示すように、十字状断面の交差部分１８ｃである接合
部には、バスケット構成材１８ｃの軸方向に貫通する貫
通孔１８ｈ−１〜１８ｈ−３を設けてもよい。このとき
には、板状材１０８の短手方向における側面には、板状
材１０８の長手方向に向かう溝が設けられることにな
る。このようにすると、貫通孔１８ｈ−１等をフラック
ストラップとして利用できるため、斜め隣のセルへ透過
する中性子量をここで低減できるので好ましい。ここ
で、摩擦攪拌接合は、溶接と比較して接合部の変形やビ
ードの形成は極めて少ないため、この貫通孔１８ｈ−１
等を設けなくとも寸法精度は高いものを得ることができ
る。しかし、この貫通孔１８ｈ−１等を設けると、攪拌
ツール２１０（図３参照）の送り速度を速くできるの
で、さらに寸法精度の高いバスケット構成材を得ること
ができる。

【０１０２】つぎに、それぞれの接合部について説明す
る。図２９（ａ）に示す接合部は最も伝熱面積が大きい
ので、使用済み燃料の崩壊熱を最も効率的に外部へ伝え
ることができる。その反面、接合の際には接合ツールの
送り速度を低くしないと、十分に接合できない。同図
（ｂ）に示す接合部は、接合ツールの攪拌子先端部が自
由になるので、同図（ａ）に示した接合部よりも送り速
度を速くできる。同図（ｃ）に示した接合部は、伝熱面
積は小さくなるが、接合時における歪を小さくでき、ま
た、応力集中も起こりにくい。同図（ｄ）に示した接合
部も伝熱面積は小さくなるが、接合時における歪を小さ
くでき、また、応力集中も起こりにくい。さらに、貫通
孔１８ｈ−３の断面積を大きくできるので、フラックス
トラップを大きくできる。その結果、中性子の通過をよ
り低減できる。

【０１０３】図３０は、実施の形態４に係るバスケット
構成材を構成する板状材同士を接合する部分の他の例を
示す説明図である。同図（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、板状材１０８の短手方向における側面部は、断面形
状が段状となっている。そして、バスケット構成材とし
て組み立てたときには、十字状断面の交差部分で板状材
１０８同士がかみ合うようになっている。このため、板
状材１０８同士を組み合わせやすく、摩擦攪拌接合によ
って接合する際にもずれにくくなるので、バスケット構
成材を組み立てる手間を低減できる。なお、図中ハッチ
ングの部分が、摩擦攪拌接合によって接合した部分であ
る。同図（ａ）の接合部は、角度が９０度以下の鋭角部
分を持たないので、板状材１０８の押出し成形が比較的
容易である。同図（ｂ）に示す接合部はかみ合い部を有
しているので、衝撃や振動等に起因するずれに対してよ
り強くなる。

【０１０４】なお、上記バスケット構成材１８は複数の
板状材１０８等を摩擦攪拌接合によって接合して製造し
た。バスケット構成材１８の寸法が小さい場合や、主と
してＢＷＲ用の使用済み燃料集合体格納用に使用される
セル壁面内にフラックストラップを持たないバスケット
では、断面十字状のバスケット構成材を一体で押出し成
形できる場合もある。このような場合には、一体で押出
し成形した断面十字状のバスケット構成材（図示せず）
を組み合わせて、使用済み燃料集合体を収納するバスケ
ットを構成してもよい。このようにすると、一体で成形
するため強度をより確保でき、また摩擦攪拌接合による
接合も不要であるので、製造に手間を要さない。さら
に、図示はしないが、バスケットの剛性を高めるために
は組み合わせ部の両側または片側を、摩擦攪拌接合すれ
ばよい。

【０１０５】（第一変形例）図３１は、実施の形態４の
変形例に係る使用済み燃料集合体を収納するバスケット
の一部を示す一部断面図である。このバスケット５５
は、実施の形態４に係るバスケット５４と略同様の構成
であるが、２個のＬ形部材１０９を摩擦攪拌接合によっ
て接合して、軸方向に垂直な断面が十字形状をしたバス
ケット構成材１９を構成した点が異なる。図３１（ａ）
に示すように、Ｌ形部材１０９の接合面同士が当接して
おり、この部分が接合ツールによって摩擦攪拌接合され
てバスケット構成材１９が製造される。そして、断面十
字状のバスケット構成材１９の端部同士が組み合わさっ
て、バスケット５５を構成する。

【０１０６】このバスケット５５を構成するバスケット
構成材１９は、実施の形態４に係るバスケット構成材１
８と比較して構成部品が半分でよいので、それだけ接合
部分も少なくて済む。このため、強度的により有利にな
るので、このバスケット構成材１９で構成したバスケッ
ト５５も落下の衝撃や振動等に対してより強く、信頼性
を高くできる。また、部品点数が少なくて済むので、製
造が容易である。

【０１０７】なお、図３１（ｂ）や（ｃ）に示すよう
に、このバスケット構成材１９においても、十字断面の
交差部分１９ｃにバスケット構成材１９をその軸方向に
貫く貫通孔１９ｈ−１または１９ｈ−２を設けてもよ
い。このようにすると、この貫通孔１９ｈ−１等がフラ
ックストラップとなって、使用済み燃料集合体から放射
される中性子量をより低減できるので好ましい。また、
摩擦攪拌接合においては、溶接と比較して接合部の変形
やビードの形成は極めて少ないが、この貫通孔１９ｈ−
１等によって前記変形等を吸収できる。このため、さら
に寸法精度の高いバスケット構成材１９を得ることがで
きる。

【０１０８】（第二変形例）図３２は、実施の形態４の
第二変形例に係るバスケットを示す一部断面図である。
このバスケット５６は、複数の部材１１０ａ〜１１０ｃ
を接合してバスケット構成材２０を作り、この端部同士
を組み合わせてバスケット５６を構成する点に特徴があ
る。なお、説明の便宜上、フラックストラップは省略す
るが、ＰＷＲ用の使用済み燃料集合体を収納する場合に
は、セル５６ｃを囲むバスケット構成材２０の側壁に軸
方向に貫く貫通孔を設けてフラックストラップとするこ
とができる(以下同様)。バスケット構成材を構成する部
材１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｃは摩擦攪拌接合に
よって接合されて、バスケット構成材２０を構成する。
そして、このバスケット構成材２０の端部は、もう一つ
のバスケット構成材の開放端と組み合わさって、使用済
み燃料集合体を収納するバスケットを構成する（図３２
（ａ））。ここで、バスケット構成材２０で囲まれる空
間が、使用済み燃料集合体を収納するセル５６ｃであ
る。なお、部材１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｃはそ
の長手方向すべてにわたって接合しなくともよく、例え
ば上述したタップ接合や、部材１１０ａ等の両端のみを
接合してもよい。このようにすると、よりバスケット構
成材２０を組み立て易くなる。

【０１０９】このように、上記バスケット構成材１８等
（図２６、２７参照）と比較してバスケット構成材の単
位が大きいので、バスケット構成材２０同士を組み合わ
せるための開放端の数をより少なくすることができる。
このため、衝撃や振動に対するずれに対してより強くな
るので、堅牢なバスケット５６を得ることができる。な
お、上記バスケット構成材２０の他に、バスケット構成
材の単位を図３２（ｂ）に示すような単位としてもよ
い。この場合には、上記バスケット構成材２０よりもさ
らに構成単位が大きくなるので、より堅牢なバスケット
５６ａを得ることができる。

【０１１０】なお、バスケット構成材２０ａの製造をよ
り簡単にするため、このバスケット構成材２０ａでは、
一箇所接合していない部分５６ｄがある。しかし、この
周囲における部材１１０ｃ等は接合してあるため、全体
としての強度は十分維持できる。このように、製造を簡
略化するために、一部の部材同士を接合しないでバスケ
ット構成材２０ａを組み立ててもよい。このようにする
と、製造に要する手間を軽減しつつ、十分な強度を維持
できる。

【０１１１】図３３は、実施の形態４の第二変形例に係
るバスケットのもう一つの例を示す一部断面図である。
同図に示すように、バスケット構成材２１や２１ａを構
成する部材１１１ａ〜１１１ｃを、上記バスケット構成
材２０等よりも細かくしてもよい。このようにすると、
接合の手間はやや増えるが、部材１１０ａ等の押出し加
工が容易になる。このため、押出しダイスの寿命が短い
場合や、押出し成形機の能力が十分でない場合等には、
このバスケット５７等を適用すると好ましい。

【０１１２】（第三変形例）図３４は、実施の形態４の
第二変形例に係るバスケットの他の例を示す一部断面図
である。このバスケット５８は、複数の部材１１２等に
おけるすべての端部同士を接合して、使用済み燃料集合
体を収納するセル５８ｃを格子状に構成する点に特徴が
ある。なお、接合には摩擦攪拌接合等の母材であるＡｌ
を半溶融の状態にして接合する接合方法が適用できる。

【０１１３】このバスケット５８は、バスケットを構成
するすべての部材１１２を接合し、バスケット５８全体
を一体として形成している。このため、バスケット５８
の剛性を極めて高くできるので、落下の衝撃や振動等に
対して非常に堅牢なバスケット５８を得ることができ
る。また、すべての部材１１２を接合しているので伝熱
性能も優れている。このため、使用済み燃料の崩壊熱を
効率的にバスケット５８の外部へ逃がすことができる。
なお、伝熱性能および強度が許容できれば、部材１１２
の長手方向すべてにわたって摩擦攪拌接合しなくとも、
例えば部材１１２の両端のみを摩擦攪拌接合してもよ
い。このようにすると、接合部分を少なくできるので、
バスケット５８を容易に製造ができる。

【０１１４】なお、図３４（ｂ）に示すバスケット５８
ａのように部材を組み合わせてもよい。このようにする
と、接合箇所は多くなるが、部材１１２ａの寸法が小さ
くなる分、より部材１１２ａを製造しやすくなる。ＰＷ
Ｒ用使用済み燃料集合体を収納するバスケットはフラッ
クストラップを設けるが、この場合にはフラックストラ
ップの分だけ表面積が大きくなるので、部材１１２ａは
押出しにくくなる。したがって、ＰＷＲ用のバスケット
を構成する場合には、バスケット５８ａを適用すると、
より容易に部材１１２ａが押し出せるので好ましい。

【０１１５】（実施の形態５）ここでは、使用済み燃料
集合体を収容するラックとして、上記角パイプ式に代え
て平板式とした例について説明する。この場合は角パイ
プではなく、平板状の部材を押し出すことになる。図３
５は、平板式のラックを示す斜視図である。この平板式
ラック６０では、まず、Ｂ−Ａｌ粉末焼結材のビレット
を押出すことによって幅が３００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度
の板状部材６１を成形する。続いて、機械加工等によっ
てそれぞれの板状部材６１に複数のスリット６２を連設
する。そして、この板状部材６１をスリット６２部分で
縦横交互に係合させて格子状断面を形成する。そして、
平板式ラック６０を複数重ねることで、長さが４ｍ程度
の使用済み燃料集合体を収納できる程度の高さとする。

【０１１６】この平板式ラック６０の最外周には平板式
ラック６０と同じ材料か、同様の材料で作られた伝熱板
６３が取り付けられている（図３５（ｂ））。この伝熱
板６３は、板状部材６１と伝熱板６３との接合部６４を
摩擦攪拌接合することによって取り付けられている。そ
して、使用済み燃料の崩壊熱を平板式ラック６０の外へ
放出する。伝熱板６３は摩擦攪拌接合によって平板式ラ
ック６０に取り付けられているため、ＢやＢ化合物の凝
集が起こらず、良好な接合ができる。また、図３５
（ｃ）に示す平板式ラック６０ａでは、伝熱板６３ａを
セル間に渡して摩擦攪拌接合によって接合し、板状部材
６１ａと一体化させて平板式ラック６０ａを構成する。
このように、平板式ラック６０（図３５（ｂ））と比較
して使用する板の数を少なくでき、また、接合箇所も少
なくできるので、平板式ラック６０ａの製造が容易にな
る。また、接合後の変形も小さくできる。ここで、接合
ツール２１０は、紙面に垂直な方向に進行して、伝熱板
６３ａと板状部材６１ａとを摩擦攪拌接合する。なお、
この平板式ラック６０または６０ａは、キャスクやキャ
ニスタ内に設置して、使用済み燃料集合体を収納するバ
スケットとして使用する他、使用済み燃料プールのラッ
クなどに用いることができる。

【０１１７】（実施の形態６）この実施の形態において
は、角状パイプ１５'（図１５参照）で構成したバスケ
ット５２'（図１５参照）を放射性物質格納容器の一種
であるキャスクに収納する場合を例にとって説明する
が、適用できるバスケットはこれに限られるものではな
い。上記実施の形態１〜５において説明した角状パイプ
やバスケット構成材あるいはラックで構成した使用済み
燃料を収納するバスケットはすべて適用できる。また、
キャスクのみならず、キャニスタに上記バスケット５
２'を組み込んでもよい。

【０１１８】図３６は、この発明の実施の形態６に係る
キャスクを示す斜視図である。図３７は、図３６に示し
たキャスクの径方向断面図である。このキャスク２５０
において、胴本体２５１および胴本体２５１の底板２５
４は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品である。
なお、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用いることもで
きる。前記胴本体２５１と底板２５４は、溶接により結
合する。また、耐圧容器としての密閉性能を確保するた
め、一次蓋２３０と胴本体２５１との間には金属ガスケ
ットを設けておく（図示省略）。

【０１１９】胴本体２５１の外周には、複数の板状部材
３０１が取り付けられている。この板状部材３０１は、
矩形状の鉄板、アルミニウム板、銅板、鉄と銅とのクラ
ッド板または鉄とアルミニウムとのクラッド板等の、熱
の良導材料を折り曲げ成形したものであり、キャスク２
５０の外筒に相当する部分が山形（山形部３０７）に成
形されている。また、板状部材３０１の端縁３０２は、
隣接する板状部材３０１の折り曲げ稜部分３０３に溶接
されている。

【０１２０】また、板状部材３０１と胴本体２５１の外
面とで構成されるボイド層３１２の空間を除いた空間に
は、中性子を吸収するため、水素を多く含有する高分子
材料であって中性子遮蔽機能を有するレジン、ポリウレ
タン、またはシリコンその他の中性子吸収材料（以下同
様）が充填してある。さらに、収納する使用済み燃料の
崩壊熱量が多い場合には、板状部材３０１と胴本体２５
１の外面とで形成されるボイド層を含む空間に、熱伝導
性に優れたアルミニウム製または銅製のハニカム材３１
０を設ける。このハニカム材３１０のセルは、キャスク
２５０の軸方向に形成し、その周囲は前記空間の内面３
１１に接触させる。胴本体２５１からの伝熱効率を向上
させるためである。また、このハニカム材３１０の一部
には、中性子吸収材料２５６を充填する。その一方で、
ハニカム材３１０の外周側には、中性子吸収材料２５６
などの熱膨張を吸収するため、中性子吸収材料２５６を
充填しないボイド層３１２を設ける。前記ハニカム材３
１０と中性子吸収材料２５６とは別の場所で充填複合化
され、前記空間に挿入固定される。また、前記空間にハ
ニカム材３１０を挿入した状態で、流動状態の中性子吸
収材料２５６を注入し、熱硬化反応等で固化させるよう
にしてもよい。

【０１２１】蓋部２０９は、一次蓋２３０と二次蓋２３
１により構成される。この一次蓋２３０は、γ線を遮蔽
するステンレス鋼または炭素鋼からなる円盤形状であ
る。また、二次蓋２３１もステンレス鋼製または炭素鋼
製の円盤形状であるが、その上面には中性子遮蔽体とし
て上記中性子吸収材料（代表的にはレジン：図示省略）
が封入されている。一次蓋２３０および二次蓋２３１
は、ステンレス製または炭素鋼のボルトによって胴本体
２５１に取り付けられている。さらに、一次蓋２３０お
よび二次蓋２３１と胴本体２５１との間にはそれぞれ金
属ガスケットが設けられ、内部の密封性を保持してい
る。キャスク２５０本体の両側には、キャスク２５０を
吊り下げるためのトラニオン２１７が設けられている。
なお、キャスク２５０の搬送時にはその両側に緩衝体２
１８を取り付ける。

【０１２２】胴本体２５１の内面は、使用するバスケッ
ト５２'の外形に合わせた形状となり、使用済み燃料集
合体を収納したときには、当該バスケット５２'の外面
が胴本体２５１に対して略密着状態となる（ただし、現
実的には微小な隙間が生じることがある）。なお、胴本
体２５１の内面を略完全にバスケット５２'の外形に合
わせる必要はなく、バスケット５２'の外面の一部が接
触しないような形状にすることもでき、これらの割合は
熱伝導率を考慮しながら適宜設計することができる。

【０１２３】この実施の形態に係るバスケット５２'
は、角状パイプ１５'(図１５参照)を千鳥状に配列して
ある。そして、この角状パイプ１５'の内部および角状
パイプ１５'で囲まれる空間が、使用済み燃料集合体を
収納するセル５２ｃとなる。このセル５２ｃは３７個形
成されているため、このバスケット５２'は、計３７体
の使用済み燃料集合体（ＰＷＲ用）を収容することがで
きる。なお、セル５２ｃの個数は３７個に限られるもの
ではない。また、このキャスク２５０はＢＷＲ用使用済
み燃料集合体格納用としても使用することができる。Ｂ
ＷＲ用の燃料はＰＷＲ用の燃料よりも寸法が小さいた
め、収納できる使用済み燃料集合体の本数はＰＷＲ用よ
りも多くできる。

【０１２４】バスケット５２'の外周には、角状パイプ
１５'同士をつなぐ伝熱板５２ｆが摩擦攪拌接合によっ
て接合されている。これによって伝熱板５２ｆで連結さ
れた角状パイプ１５'間の伝熱性能を高くできる。ま
た、角状パイプ１５'同士が固定されることになるの
で、バスケット５２'もその分強く拘束されてより堅固
なものとできる。なお、キャスク１００の胴本体２５１
の内面を凸状に成形し、この部分で角状パイプ１５'を
支えるようにしてもよい。また、バスケット５２'の製
造を容易にする観点からは、伝熱板５２ｆを角状パイプ
１５'に接合しなくともよい。

【０１２５】バスケット５２'の外形は８角形に近い形
状となるので、胴本体２５１の内面も大まかに見て８角
形となる。このキャスク２５０においては、バスケット
５２'の外側各面に対向するように胴本体２５１の外面
を８角形に形成する。これにより、胴本体２５１の厚み
が全体的に略均一になり、余分な厚みがなくなるこの
で、キャスク１００の重量を軽減できる。また、γ線遮
蔽性能は必要十分な範囲で確保されることになる。

【０１２６】胴本体２５１の内面および外面の加工は、
専用の機械加工装置を用いて行う。詳しくは、本願出願
人による特願平１１−２４９３１４号公報を参照された
い。なお、この実施の形態では胴本体２５１の形状を８
角形にしているが、これに限定されるものではない。す
なわち、バスケット５２'の外形に合わせて胴本体２５
１の形状を角に丸みをもたせた４角形や１２角形などに
することもできる（図示省略）。

【０１２７】このキャスク２５０は、この発明に係る角
状パイプやバスケット構成材等によって構成されたバス
ケットを格納する。このため、使用済み燃料集合体を収
納するキャスク等を比較的安価で容易に提供できる。ま
た、上記バスケットは堅牢な構造であるので、衝撃や振
動に強いキャスク等を提供できる。

【０１２８】（実施の形態７）上記実施の形態１から４
に係る角状パイプやバスケットを構成するための板状材
等は、Ｂ−Ａｌの粉体焼結材を押出し成形して製造され
る。つぎに、上記角状パイプやバスケットを構成するた
めの板状材等の製造方法について説明する。

【０１２９】（製造例１）本発明の実施の形態１〜５に
係る板状材１００等（図１等参照）は、ＡｌまたはＡｌ
合金粉末に中性子吸収性能を持つＢまたはＢ化合物の粉
末を添加したアルミニウム複合材またはアルミニウム合
金により構成されている。これは、バスケットは挿入し
た使用済み燃料集合体が臨界に達することを防止する機
能が必要だからである。

【０１３０】ここで、天然ボロンには中性子の吸収に寄
与するＢ¹⁰と中性子の吸収には寄与しないＢ¹¹がある。
したがって、中性子吸収能を有するＢ¹⁰を濃縮したもの
を使用すると、同じボロンの添加量であれば天然ボロン
をそのまま使用した場合と比較してＢ¹⁰が多くなる分だ
け中性子吸収能は高くできる。したがって濃縮ボロンを
使用すると、同じ中性子吸収能であれば、天然ボロンを
そのまま使用した場合よりも薄い板厚の角パイプで済
む。このため、濃縮ボロンを使用するとより薄い板圧で
同じ中性子吸収能を持たせることができるので、バスケ
ットを軽量化したい場合は濃縮ボロンを使用することが
好ましい。

【０１３１】Ｂ以外の中性子吸収材としては、ボロンの
他にカドミウム、ハフニウム、希土類元素などの中性子
吸収断面積の大きなものを用いることができる。希土類
元素には、ユーロピウム、ディスプロシウム、サマリウ
ム、ガドリニウムなどの酸化物を用いることができる。
ここで、沸騰水型炉（ＢＷＲ）の場合には、主にＢまた
はＢ化合物が用いられるが、加圧水型炉（ＰＷＲ）の場
合には、Ａｇ−Ｉｎ−Ｃｄ合金が用いられる。Ｂを分散
形材料として用いる場合は、加工しやすくするため７重
量％以下にするのが好ましい。また、Ａｇ−Ｉｎ−Ｃｄ
合金の組成は、Ｉｎを１５重量％、Ｃｄを５重量％にす
るのが一般的である。

【０１３２】つぎに、板状材１００等の具体的な製造方
法の一例について説明する。図３８は、この発明にかか
る角パイプの製造方法を示すフローチャートである。ま
ず、アトマイズ法などの急冷凝固法によりＡｌまたはＡ
ｌ合金粉末を作製するとともに（ステップＳ２０１）、
ＢまたはＢ化合物の粉末を用意し（ステップＳ２０
２）、これら両粒子をクロスロータリーミキサー、Ｖミ
キサー、リボンミキサー、パグミキサー等によって１０
〜２０分間混合する（ステップＳ２０３）。なお、混合
は、アルゴン雰囲気中で行うようにしてもよい。また、
用いるアルミニウム粉末の平均粒径は３５μｍ、Ｂ₄Ｃ
の平均粒径は１０μｍ程度である。

【０１３３】前記ＡｌまたはＡｌ合金には、純アルミニ
ウム地金、Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ
系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム
合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｆ
ｅ系アルミニウム合金などを用いることができる。ま
た、前記ＢまたはＢ化合物には、Ｂ₄Ｃ、Ｂ₂Ｏ₃などを
用いることができる。ここで、アルミニウムに対するボ
ロンの添加量は、１．５重量％以上、９重量％以下とす
るのが好ましい。１．５重量％以下では十分な中性子吸
収能が得られず、９重量％より多くなると引っ張りに対
する延びが低下するためである。さらに、加工しやすく
する観点からは、ボロンの添加量を７重量％以下にする
のが好ましい。

【０１３４】つぎに、混合粉末をラバーケース内に入れ
て封入し、ＣＩＰ（Cold IsostaticPress）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（ステ
ップＳ２０４）。ＣＩＰの成形条件は、成形圧力を１０
００ｋｇ／ｃｍ²〜２０００ｋｇ／ｃｍ²とする。ＣＩＰ
処理により、粉状体の体積は約２割減少し、その予備成
形体の直径が６００ｍｍ、長さが１５００ｍｍになるよ
うにする。ＣＩＰによって全方向から均一に圧力を加え
ることにより、成形密度のばらつきが少ない高密度な成
形品を得ることができる。また、ＣＩＰ工程において、
予備成形体の重量密度が７５％〜９５％となるように成
形する。

【０１３５】また、ＣＩＰに代えて、一軸方向の高圧プ
レスによって予備成形体を成形することもできる。具体
的には、上記混合粉末をプレス機にセットした型内に入
れ、５０００ｔｏｎから１００００ｔｏｎの高い成形圧
力をもって予備成形体を成形する。このように極めて高
い圧力をもってプレスすることで、予備成形体の成形密
度が均一化される。この成形密度の均一化の程度は、上
記ＣＩＰ工程によって得られる程度と略同等となるよう
にするのが好ましく、そのときは目的の成形密度を基準
として上記成形圧力を決定すればよい。また、ＣＩＰと
比較して、ラバーケース内に混合粉末を入れて真空引き
する必要がなく、型内に混合粉末を入れて押し固めれば
済むので、比較的簡単に予備成形作業を行うことができ
る。

【０１３６】つぎに、予備成形体を焼結炉内に入れて真
空引きし、無加圧状態で焼結を行う（ステップＳ２０
５）。真空焼結時の真空度は１０^-1Ｔｏｒｒ程度とし、
温度は５５０℃〜６００℃とする。焼結温度の保持時間
は５時間〜１０時間の間で適宜設定する。ここで、焼結
温度は、脱気しつつ１００℃ピッチでステップ昇温させ
る。加熱には、焼結炉に設けた黒鉛ヒータを用いる。こ
の真空焼結によって仮に固めた粉末同士が融合してネッ
クを形成し、押出用のビレットとなる。また、真空焼結
の際にＨＩＰやホットプレスのような加圧は行わないの
で、焼結体の重量密度は予備成形時と殆ど変わらず、７
５％〜９５％の状態を維持している。さらに、真空焼結
によってビレットの酸化が防止され、且つキャニングを
省略できるため、缶代が節約でき、缶除去のための外
削、端面削等の切削工程が不要になるとともに、それに
付随する缶封入等の製造工程を省略することができる。

【０１３７】そして、ポートホール押出機を用いて当該
ビレットを熱間押出しする（ステップＳ２０６）。この
場合の押出条件として、加熱温度を５００℃〜５２０
℃、押出速度を５ｍ／ｍｉｎとする。なお、この条件
は、Ｂの含有量により適宜変更する。ポートホール押出
機の押出力は、５０００ｔｏｎ〜６０００ｔｏｎとす
る。ポートホール押出機は、コンテナの周囲に誘導加熱
用の高周波コイルを備えており、この高周波コイルにＲ
Ｆ電流を流すことで、ダイス内のビレットを誘導加熱す
ることができる。

【０１３８】前記誘導加熱は、ビレットに誘導電流を発
生させることで加熱するものであるが、加熱対象である
ビレットは上記真空焼結工程において各混合粉末を融合
させた状態としているため、誘導電流がビレット全体と
して発生し効率的な加熱が可能となる。実際に供試材と
して、重量２５１０ｇ、寸法φ８９ｍｍ×１７５ｍｍ、
体積１１００ｍｍ³、相対密度８５％となる２つの予備
成形体をＣＩＰにより作成し、その一方にのみに真空焼
結処理を施し両者を比較した。この結果、ＣＩＰのみで
固めた供試材の電気伝導度は７％であったが、真空焼結
を施した供試材は３７％となり５倍以上の電気伝導度を
示した。

【０１３９】さらに、この供試材を誘導加熱したとこ
ろ、真空焼結を施した供試材の場合、誘導加熱の昇温プ
ログラム（２００℃／ｍｉｎで５２０℃まで昇温後、一
定時間保持）通りに温度上昇し、供試材のエッジ部、中
間部の表面および内部中心における温度のばらつきが少
なく、どの位置でも略均一に温度上昇していることが判
った。一方、ＣＩＰのみで固めた供試材の場合、昇温プ
ログラム通りに昇温できず昇温速度が５０℃／ｍｉｎ程
度に留まった。これにより、電気伝導度の向上が押出時
の誘導加熱時間に関係し、本発明のように真空焼結を施
すことで昇温プログラムに追従して温度上昇させること
が可能であることが判った。その結果、真空焼結するこ
とで誘導加熱の効率が飛躍的に高まり、ビレットの押出
速度を向上できるという利点が得られる。

【０１４０】そして、コンテナ内で誘導加熱されたビレ
ットは、後方からポンチにより押され、ダイスで所定の
押出形状をした板状材１００等として押し出される。こ
のとき、ビレットの重量密度は７５％〜９５％である
が、押出成形することで押出時に粉末粒子間の空隙がつ
ぶされるため、板状材１００等の重量密度は略１００％
となる。つぎに、押出成形後、引張矯正を施すとともに
（ステップＳ２０７）、非定常部および評価部を切断
し、製品とする（ステップＳ２０８）。なお、上記製造
工程は、ビレットの成形工程と押出工程とが別の場所で
行われるか、または時間をおいて行われる場合に有用で
ある。

【０１４１】また、真空焼結ラインと押出ラインが連続
した製造ライン等のように真空焼結工程と押出工程とが
時間的に近接して行われる場合、真空焼結時に５５０℃
〜６００℃まで温度上昇させているため、焼結終了後、
少なくとも押出温度である５００℃以上となる熱領域で
コンテナ内に挿入し、そのまま押出すようにしてもよ
い。具体的には、真空炉内からビレットを取り出し、こ
のビレットの温度が下がらないうちに押出機まで搬送す
る。そして、押出機によって板状材１００等に押出成形
する。なお、加熱したビレットを空気中に曝しても、短
時間であれば酸化による影響を殆ど無視できるので、板
状材１００等の性能に影響することは殆どない。好まし
くは、ビレットを真空炉から取り出し、１５分以内に押
し出すようにすれば、酸化の影響が殆ど問題ではなくな
る。以上のようにすれば、誘導加熱によってビレットを
再加熱する必要がないため、さらに製造工程を簡略化す
ることができる。

【０１４２】この場合も、真空焼結によってビレットの
酸化が防止され、且つキャニングを省略できるため、缶
代が節約でき、缶除去のための切削工程が不要になると
ともに、それに付随する缶封入等の製造工程を省略する
ことができる。また、真空焼結時の温度が下がらないよ
うな保温チャンバー内に一時的かつ短時間保管し、少な
くとも５００℃以上の温度領域でビレットを押出機のコ
ンテナ内に移すようにしてもよい。この場合は、真空焼
結ラインと押出ラインとが連続している必要はなく、場
所的に離れていても問題ない。さらに、真空焼結ライン
と押出ラインとの距離が小さく、ビレットの搬送時間が
短かければ、上記同様に真空加熱の熱によって押出成形
を行うことができることはいうまでもない。

【０１４３】また、上例では押出機に、圧縮率が高く、
アルミニウムなどの軟質材の複雑形状押出しに適したポ
ートホール押出機を用いたが、これに限定されない。た
とえば、固定または移動マンドレル方式を採用してもよ
い。また、直接押出しの他、静水圧押出しを行うように
してもよく、当事者の可能な範囲で適宜選択することが
できる。さらに、生産効率は低いが、上記誘導加熱に代
えて、ビレットを加熱炉内でバッチ処理するようにして
もよい。

【０１４４】（製造例２）つぎに、板状材１００等の具
体的な製造方法の一例について説明する。図３９は、こ
の発明に係る板状材等の他の製造方法を示すフローチャ
ートである。まず、アトマイズ法などの急冷凝固法によ
りＡｌまたはＡｌ合金粉末を作製するとともに（ステッ
プＳ４０１）、ＢまたはＢ化合物の粉末を用意し（ステ
ップＳ４０２）、これら両粒子をクロスロータリーミキ
サー、Ｖミキサー、リボンミキサー、パグミキサー等に
よって１０〜２０分間混合する（ステップＳ４０３）。
なお、得ようとする合金の性質によっては、アルゴン雰
囲気中で混合するようにしてもよい。また、用いるＡｌ
粉末の平均粒径は３５μｍ、Ｂ₄Ｃの平均粒径は１０μ
ｍ程度である。

【０１４５】つぎに、混合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（Cold Isostatic Press）に
より常温で全方向から均一に高圧を与え、粉末成形する
（ステップＳ４０４）。ＣＩＰの成形条件は、成形圧力
を１００ＭＰａ〜２００ＭＰａとする。ＣＩＰ処理によ
って粉状体の体積は２割ほど減少し、その予備成形体の
直径が６００ｍｍ、長さが１５００ｍｍになるようにす
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、成形密度のばらつきが少ない高密度な成形品を
得ることができる。

【０１４６】続いて、前記予備成形体をアルミニウム缶
（アルミニウム合金継目無缶：ＪＩＳ６０６３）に真空
封入する。缶内は、１０^-4Ｔｏｒｒ程度まで真空に引か
れて、３００℃まで昇温する（ステップＳ４０５）。こ
の脱ガス工程で缶内のガス成分および水分を除去する。
つぎの工程では、真空脱ガスした成形品をＨＩＰ（Hot
Isostatic Press ）により再成形する（ステップＳ４０
６）。ＨＩＰの成形条件は、温度４００℃〜４５０℃、
時間３０ｓｅｃ、圧力６０００ｔｏｎとし、成形品の直
径が４００ｍｍになるようにする。

【０１４７】続いて、缶を除去するために機械加工によ
り外削、端面削を施し（ステップＳ４０７）、ポートホ
ール押出機を用いて機械加工後の成形品（ビレット）を
熱間押出しする（ステップＳ４０８）。この場合の押出
条件として、加熱温度を５００℃〜５２０℃、押出速度
を５ｍ／ｍｉｎとする。なお、この条件は、Ｂの含有量
と押出し成形品の寸法・形状により適宜変更する。つぎ
に、押出成形後、引張矯正を施すとともに（ステップＳ
４０９）、非定常部および評価部を切断し、製品とする
（ステップＳ４１０）。

【０１４８】なお、上記例では押出機に、圧縮率が高
く、Ａｌなどの軟質材の複雑形状押出しに適したポート
ホール押出しを用いたが、押出し機はこれに限定されな
い。例えば、固定または移動マンドレル方式を採用して
もよい。また、直接押出しの他、静水圧押出しを行うよ
うにしてもよく、当事者の可能な範囲で適宜選択するこ
とができる。さらに、上記ＨＩＰを用いることによりニ
ヤネットシェイプ成形が可能になるが、後に押出し工程
があることに鑑み、これに代えて擬似ＨＩＰを用いるよ
うにしても十分な精度を確保することができる。具体的
には、一軸方向に圧縮する金型内に圧力伝達媒体である
セラミック粒状体を入れ、焼結するものである。この方
法によっても、良好な板状材１００等を製造することが
できる。

【０１４９】また、上記ＨＩＰに代えて、ホットプレス
を使用することもできる。ここで、ホットプレスとは、
耐熱型を加熱して一軸加圧下で焼結する方法をいう。上
記例の場合、予備成形体を缶に封入して真空脱ガスした
後、４００℃〜４５０℃の温度で１０秒〜３０秒間加熱
し、６０００ｔｏｎの圧力条件下でホットプレスする。
後に押出し工程があるので、ホットプレスによっても十
分な品質のビレットを製作できるが、ビレットのサイズ
その他の条件により焼結状態が好ましくない場合は、Ｈ
ＩＰを用いるようにすれば良い。ホットプレスの利点
は、生産性が良く、安価である点にある。さらに、ホッ
トプレスの他に常圧焼結法を用いる場合もある。

【０１５０】（製造例３）図４０は、板状材等のもう一
つの製造方法を示すフローチャートである。この板状材
１００等の製造方法は、同図に示すように、上記例にお
ける缶封入および真空加熱脱ガス（ステップＳ４０
５）、ＨＩＰ（ステップＳ４０６）、外削および端面削
（ステップＳ４０７）に代えて、真空ホットプレスを用
いた点に特徴がある（真空ホットプレス工程：Ｓ３０
５）。その他の工程は、上記製造例１と略同様であるか
らその説明を省略する（ステップＳ３０１〜Ｓ３０４、
Ｓ３０６〜Ｓ３０８）。

【０１５１】図４１は、この板状材等の製造方法に用い
る真空ホットプレス装置を示す構成図である。この真空
ホットプレス装置７０は、ダイ７１と、ダイ７１の内面
に設けたダイリング７２と、ベース７３と、パンチ７４
とから構成されている。これらはいずれもグラファイト
製である。ダイリング７２、ベース７３およびパンチ７
４により構成される成形室内には、ＣＩＰ工程において
製作した予備成形体Ｐを挿入する。ダイ７１の周囲に
は、加熱用の黒鉛ヒータ７５が配置されている。

【０１５２】また、ダイリング７２、ベース７３および
パンチ７４などは、真空ベッセル７６内に収容されてい
る。真空ベッセル７６には、真空引き用のポンプ７７が
取り付けられている。前記パンチ７４は、真空ベッセル
７６の上部に設けた油圧シリンダ７８により駆動され
る。前記ダイ７１の内側にダイリング７２を設けたの
は、加圧後にビレットが抜けやすいようにするためであ
る。なお、ダイ７１の内径は直径３５０ｍｍ程度であ
る。また、実際にホットプレスを行う際には、摺動部位
に潤滑材を塗布または噴霧するようにする。潤滑材に
は、ＢＮなどを用いることができる。なお、上記では片
押し法を例示しているが、両押し法あるいはフローティ
ング法を用いることもできる。

【０１５３】真空ホットプレスを行うには、まず、ダイ
７１内に潤滑材を塗布した後に予備成形体Ｐを挿入し、
その上からパンチ７４をセットする。つぎに、真空ベッ
セル７６内を所定圧力まで真空引きするとともに黒鉛ヒ
ータ７５により室内を４００℃〜５００℃まで昇温す
る。また、当該温度帯域は、３０分〜６０分維持するよ
うにし、加圧は２００℃程度で開始するようにする。そ
して、予備成形体Ｐを加圧焼結後、真空ベッセル７６内
からダイ７１ごと取り出して当該ダイ７１からビレット
Ｂを取り出す。この際、ビレットＢを外側から押し出す
ことになるが、ダイリング７２もビレットＢとともに多
少押し出されて、当該ビレットＢが容易に取り出せるよ
うに作用する。取り出したビレットＢは、つぎの押出工
程（ステップＳ３０６）にて押し出され、引張矯正（ス
テップＳ３０７）、切断工程（ステップＳ３０８）を経
て、最終品の板状材１００等となる。

【０１５４】以上、この板状材１００等の製造方法によ
れば、キャニングを省略するとともに真空ホットプレス
を用いてビレットＢを成形するようにしたので、缶代が
節約でき、また缶除去のための切削工程（ステップＳ４
０７）が不要になるとともに、それに付随する製造工程
（ステップＳ４０５）を省略することができる。このた
め、角状パイプ１０（図１参照）やバスケット５４（図
２６参照）等を効率的且つ低コストで製造することがで
きるようになる。

【０１５５】（製造例４）図４２は、板状材等の第三の
製造方法を示すフローチャートである。この板状材１０
０等の製造方法は、同図に示すように、上記例における
缶封入および真空加熱脱ガス（ステップＳ４０５）、Ｈ
ＩＰ（ステップＳ４０６）、外削および端面削（ステッ
プＳ４０７）に代えて、放電プラズマ焼結を用いた点に
特徴がある（放電プラズマ焼結工程：ステップＳ５０
５）。放電プラズマ焼結は、過渡アーク放電現象の火花
放電エネルギーを利用して加圧下で焼結するものであ
る。その他の工程は、上記適用例１と略同様であるから
その説明を省略する（ステップＳ５０１〜Ｓ５０４、Ｓ
５０６〜Ｓ５０８）。

【０１５６】図４３は、この板状材等の製造方法に用い
る放電プラズマ焼結装置を示す構成図である。この放電
プラズマ焼結装置８０は、グラファイト製のダイ８１
と、上部電極および下部電極を兼ねた上下のパンチ８
２、８３と、上下のパンチ８２、８３にパルス電流を供
給する電源８４と、電源８４を制御する制御部８５と、
ダイ８１およびパンチ８２、８３を収容する真空ベッセ
ル８９と、真空ベッセル８９内の真空を引くポンプ８６
と、パンチ８２、８３を駆動する油圧シリンダ８７、８
８とから構成される。ＣＩＰによる予備成形体Ｐは、ダ
イ８１およびパンチ８２、８３により形成した成形室に
挿入する。

【０１５７】放電プラズマ焼結は、焼結エネルギーを制
御しやすいこと、取り扱いが容易であること等の種々の
利点があるが、高速で焼結できる点がこの製造方法にお
いて重要である。すなわち、上記ホットプレスでは、例
えば、焼結時間が約５時間かかるのに対し、放電プラズ
マ焼結では約１時間で済む。このように、高速焼結が可
能であるので、製造時間を短縮できる。

【０１５８】上記放電プラズマ焼結の条件は、真空ベッ
セル８９内の真空度を１０^-2Ｔｏｒｒとし、約１０分で
５００℃まで立ち上げる。そして、この温度領域を１０
分〜３０分間維持し、５〜１０ｔｏｎで加圧する。上下
のパンチ８２、８３間にパルス電流を印加すると、予備
成形体Ｐ内で放電点が移動し、全体に分散する。火花放
電の部分では、局所的に高温状態（１０００℃〜１００
００℃）になって粒子間接触部が点から面に成長し、ネ
ックを形成して溶着状態となる。これにより、硬い酸化
皮膜を形成するＡｌ系材料であっても、放電プラズマの
スパッタ作用によってＡｌ表面の酸化皮膜を破壊するか
ら、ビレットを容易に焼結することができる。

【０１５９】以上、この板状材１００等の製造方法によ
れば、ホットプレスを用いる場合に比べて焼結時間を短
縮化できる。また、放電作用によりアルミニウムの不動
体皮膜を破壊するから、容易に焼結することができる。
なお、キャニングを省略したことによる利点について
は、上記適用例２の場合と同様である。なお、放電プラ
ズマ焼結の他、熱プラズマ焼結法を用いることもでき
る。熱プラズマ焼結法は、超高温のプラズマ熱を用いて
無加圧焼結を行うものである。さらに、通常の放電焼結
により製造することもできる。

【０１６０】（製造例５）ここでは、ＭＡ（メカニカル
アロイング）を適用してＡｌ粉末にＢ₄Ｃ粉末を微細且
つ均一に分散させてＡｌ合金粉末を作り、この粉末を焼
結させてできるビレットを本発明に係る押出しダイスを
用いて角パイプを製造する例について説明する。

【０１６１】上記製造例においては、使用済み燃料集合
体格納用角状パイプ等を構成する板状材１００等の材料
としてボロンを添加したＡｌ合金を用いている。ここ
で、添加元素であるＢ₄Ｃの平均粒径が大きいと板状材
１００等の強度が低くなり、その一方、Ｂ₄Ｃの平均粒
径を小さくするとＢ₄Ｃ同士が凝集して偏析するため、
中性子吸収能の低下や加工性の悪化が生じてしまう。し
たがって、Ａｌ粉末の平均粒径は８０μｍでありＢ₄Ｃ
粉末の平均粒径は９μｍが好ましく、当該Ｂ₄Ｃの粒径
を９μｍとしたのは、これ以上粒径を小さくするとＢ₄
Ｃ粉末の凝集が進んで偏析が生じやすくなるからであ
る。そこで、この製造例５では、上記製造例１〜４にお
ける混合機に代えて、高エネルギーボールミリング（メ
カニカルアロイング）を用いることで、Ａｌ粉末とＢ₄
Ｃ粉末との微細化および均一分散化を図るようにした。

【０１６２】当該高エネルギーボールミリングには、一
般的な転動ミル、揺動ミルおよびアトライターミルを用
いることができるが、次の説明ではアトライターミルを
使用した場合について例示する。図４４は、製造例５に
係る板状材等の製造方法に用いるアトライターミルの構
成図である。アトライターミル９０の容器９１には１５
０リットルの容量のものを用いる。当該容器９１の壁内
にはウォータージャケット９２が形成されている。ウォ
ータージャケット９２内にはポンプなどの給水器９３か
ら適量の冷却水を供給する。アトライター９４は、上方
に配置した駆動モータ９５と減速機９６を介して結合し
ている。容器９１の上面には、容器９１中を不活性ガス
であるアルゴン（Ａｒ）雰囲気にするため、流入口９７
および流出口９８が設けられている。流入口９７にはア
ルゴンガスのガスボンベ９９が接続され、流出口９８に
はホース９８ａを接続して水中に入れ、大気の逆流を防
止する。また、このボールミリングに使用するボール９
４ａには、炭素鋼ベースの軸受鋼（ＳＵＪ−２）に所定
の被覆を施したボールを用いる。

【０１６３】実際にＡｌ粉末を製造する場合の条件とし
て、前記容器９１内に入れるボール９４ａの量を４５０
ｋｇ、当該ボール９４ａの径を３／８インチとした。ま
た、アトライター９４の回転数は３００ｒｐｍとし、さ
らに、０．５リットル／ｍｉｎのアルゴンを連続的に流
して容器９１内を不活性ガス雰囲気とした。さらに、ボ
ールミリングの前に、その助剤として粉末１ｋｇに対し
て３０ｃｃのエタノールあるいはメタノールを投入し
た。前記容器９１内に投入する粉末の量は、１５ｋｇと
し、このうち、Ｂ₄Ｃの投入量は０．７５ｋｇ（５重量
％）とした。また、使用するＡｌ粉末には、平均粒径が
３５μｍのものを用い、Ｂ₄Ｃ粉末には、平均粒径が９
μｍのものを用いた。そして、ボールミリングの時間は
１時間から１０時間の範囲で適宜選択するようにした。

【０１６４】ボールミリングの過程において、投入した
Ａｌは、ボール９４ａの衝撃を受けることによってつぶ
され、且つ折りたたまれ、扁平形状になる。このため、
Ａｌの外径は一面方向に広がって８０μｍ程度になる。
一方、Ｂ₄Ｃ粉末は、ボールミリングによって破砕さ
れ、その粒径が０．５μｍ〜１．０μｍ程度まで小さく
なるとともにＡｌマトリックス中に均一にすり込まれて
ゆく。このため、微細な分散粒子が母材中に均一に分散
することになるので、この粉末を焼結したＡｌ合金は、
強度に優れたものとなる。

【０１６５】つぎに、ボールミリングの過程で、ボール
９４ａ同士の衝突により当該ボール９４ａが磨耗してそ
の成分が不純物として混じることがある。そこで、ボー
ル９４ａの成分に予め不純物として添加する元素を含め
ておき、ボールミリングの過程で当該元素を添加するよ
うにしてもよい。この元素としては、例えば、ジルコン
などを挙げることができる。ボールミリングの終了後
は、容器９１内からＡｌ粉末を取りだし、ホットプレス
工程、押出し工程に進み、板状材１００等を成形する。

【０１６６】以上、この板状材１００等の製造方法によ
れば、Ｂ₄Ｃ粉末を微細化、均一化してＡｌ粉末のマト
リックス中に分散させることができるので、板状材１０
０等の強度を向上させることができる。具体的には、上
記適用例１〜３の方法により得た板状材１００等と比較
して、その強度を約１．２〜１．５倍まで向上させるこ
とができる。このように、ＭＡによれば強度が向上する
結果、より押出し成形しにくくなる。したがって、ＭＡ
によるＢ-Ａｌ材でこの発明に係る角状パイプやバスケ
ットを製造する場合には、押出し成形が比較的容易な形
状の部材を母材であるＡｌを半溶融状態として接合する
ことが望ましい。特にＭＡによるＢ-Ａｌ材でフラック
ストラップを設けたＰＷＲ用の角状パイプを一体で押出
し成形することは、実操業上ほとんど不可能である。こ
のような角状パイプは、本発明に係る角状パイプのよう
な構造としないと、現状ではほとんど製造不可能であ
り、本発明に係る角パイプの効果は非常に大きい。

【０１６７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る使
用済み燃料集合体格納用角状パイプ（請求項１）では、
Ｂ−Ａｌ材料を構成する複数の材料のうち溶融温度が低
い方の材料の溶融温度以下で、Ｂ−Ａｌ材のパイプ構成
部材同士を接合した。このため、接合継ぎ手部の靭性は
接合前とほとんど変わらず、また、中性子吸収能も接合
前と略同等とすることができる。さらに、熱歪も小さく
接合後の修正もほとんど要さないので、製造効率を高く
できる。

【０１６８】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ（請求項２）では、Ｂ−Ａｌ材料のパ
イプ構成部材同士を、母材であるＡｌが半溶融の状態で
接合するようにした。このため、接合部の熱歪が小さ
く、接合後における修正の手間も少なくてすむので製造
効率を高くできる。また、分散粒子であるＢやＢ化合物
は凝固の際にほとんど凝集しないので、接合継ぎ手部に
おいてはもとの材料とほとんど変わらない靭性および中
性子吸収能を維持できる。その結果、これまで押出し成
形が困難であったＢ−Ａｌ材でも、寸法の大きな角状パ
イプや、断面形状の複雑な角状パイプを得ることができ
る。

【０１６９】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ（請求項３）では、材料を溶融させな
いで接合する摩擦攪拌接合によってＢ−Ａｌ材のパイプ
構成部材同士を接合するようにした。このため、これま
で押出し成形が困難であった寸法の大きいＢ−Ａｌ角状
パイプ等を、複数の部材を接合することで製造できる。
また、熱変形も小さいので接合後の修正も軽微であり、
製造の手間も軽減できる。

【０１７０】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ（請求項４）では、上記角状パイプの
外側角部を落として平面を形成した。そして、この角状
パイプを千鳥状に配置して使用済み燃料集合体を収納す
るバスケットを構成したときには、斜め隣の角状パイプ
がこの平面同士を当接した状態で組み立てられるように
した。このため、バスケットを組み立てる作業が容易に
できるので、バスケットの製造に手間を要さない。

【０１７１】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ（請求項５）では、上記角状パイプの
角部に段部を設けた。そして、この角状パイプを千鳥状
に配置して使用済み燃料集合体を収納するバスケットを
構成したときには、斜め隣の角状パイプの角部に形成さ
れた段部とこの段部とがかみ合うようにした。このた
め、角状パイプ同士がずれにくくなるので、より堅牢な
バスケットを得ることができる。

【０１７２】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ（請求項６）では、その角部において
パイプ構成部材同士を接合してなるようにした。このた
め、フラックストラップを設ける場合のリブの形成に影
響を与えない。したがって、最も適した位置に最適な大
きさのリブを形成して、効率のよい設計ができる。

【０１７３】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ（請求項７）では、角状パイプの軸方
向に垂直な断面内における角部の接合線が、この断面内
における対角線の交点に向かうようにした。このため、
比較的簡単な冶具でパイプ構成部材を拘束できるので比
較的容易に製造できる。

【０１７４】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ（請求項８）では、パイプ構成部材の
接合線が対角線に対して角度を持つようにしたので、接
合線が対角線の交点に向かう場合と比較して接合面積を
大きくできる。これによって接合部の継ぎ手強度が向上
する。また接合部における伝熱面積も大きくできるの
で、使用済み燃料が発生する崩壊熱をより効率よく外部
に放出することができる。

【０１７５】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ（請求項９）では、角部内側に、角状
パイプの軸方向に向かう溝を設けるようにした。そし
て、この溝の断面が有する弧の部分に、パイプ構成部材
の接合部における接合線が接するようにした。このた
め、角部における応力集中を緩和できるので、落下の衝
撃や振動に対して強いバスケットを構成することができ
る。また、断面Ｕ字状としたので（請求項１０）、溝の
開口部を大きくしないで溝の深さを調整できる。

【０１７６】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ（請求項１１）では、その側面でパイ
プ構成部材同士を接合するようにした。このため、角状
パイプの側面でパイプ構成部材を接合するため容易に製
造できるので、製造に手間を要しない。

【０１７７】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用バスケット（請求項１２）では、上記角状パイプ
を千鳥状に配置して構成した。このため、ＰＷＲ用使用
済み燃料集合体を収納する使用済み燃料集合体格納用バ
スケットを比較的安価で容易に提供できる。また、上記
角状パイプの接合継ぎ手部分においては、靭性劣化等は
ほとんど発生しないので、堅牢な構造のバスケットを得
ることができる。

【０１７８】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用バスケット（請求項１３）では、すべてのバスケ
ット構成材同士を接合し、全体を一体として構成するよ
うにした。このため、バスケット全体の剛性を非常に高
くできるので、落下の衝撃や振動に対して、極めて堅牢
な構造とすることができる。

【０１７９】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用バスケット（請求項１４）では、四個の上記セル
で囲まれる部分には、当該セルの軸方向に向かって貫通
する貫通孔を設けた。このため、斜め隣のセルに向かっ
て透過する中性子の線量を抑制できる。また、バスケッ
ト全体の重量を軽減できる。

【０１８０】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用バスケット（請求項１５）では、バスケット全体
を一体として構成するのではなく、複数の部材を組み合
わせてバスケット構成材を作り、このバスケット構成材
を組み合わせてバスケットを構成するようにした。この
ため、接合部分が低減するので、製造の手間を大幅に低
減できる。また、バスケット構成材の単位をある程度大
きくとれば、バスケット全体の剛性も比較的大きくでき
るので、角状パイプを千鳥状に組み合わせて構成したバ
スケットよりも堅牢なバスケットを構成しやすい。

【０１８１】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用バスケット（請求項１６）では、荷重の集中する
十字状断面の交差部分を、母材であるＡｌを半溶融状態
としてから接合するようにした。このため、上記角状パ
イプを千鳥状に配置したバスケットと比較して、この部
分の強度を高くできる。したがって、落下の衝撃や振動
等に対しても角状パイプによるバスケットよりも強くで
きるので、より堅牢なバスケットを作ることができる。

【０１８２】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用バスケット（請求項１７）では、上記使用済み燃
料集合体格納用バスケットにおいて、さらに、上記バス
ケット構成材の少なくとも一つの端部を、このバスケッ
ト構成材の母材であるＡｌを半溶融状態としてから接合
し格子状のセルを構成した。このバスケットは、バスケ
ット構成材の端部同士を接合して、より大きなバスケッ
ト構成材の単位としてバスケットを構成できる。このた
め、上記角状パイプを千鳥状に配置したバスケットと比
較して、バスケット全体の剛性をより高くして、より堅
牢なバスケットを構成できる。

【０１８３】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用バスケット（請求項１８）では、断面十字状であ
るバスケット構成材の交差部分に、このバスケット構成
材の軸方向に向かって貫通する貫通孔を設けるようにし
た。このため、この貫通孔によって斜め隣の使用済み燃
料集合体に向かって透過する中性子の線量を抑制でき
る。また、バスケット全体の重量を軽減できる。

【０１８４】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用バスケット（請求項１９）では、Ｂ−Ａｌ材で構
成されたバスケット構成材の接合部を半溶融状態として
伝熱板を取り付けている。このため、ＢやＢ化合物が凝
集することなく接合できるので、靭性劣化を最小限に抑
えることができる。

【０１８５】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプ使用または使用済み燃料集合体格納用
バスケット（請求項２０）では、Ｂ−Ａｌのバスケット
構成材におけるＢ含有率を１．５重量％以上７．０重量
％以下とした。このため、十分な中性子吸収能を発揮さ
せつつ、十分な靭性を確保できる。さらに、接合に際し
ては接合部の母材であるＡｌを半溶融状態で接合して角
状パイプやバスケットを構成しているので、靭性の劣化
も最小限に抑えることができる。

【０１８６】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプまたは使用済み燃料集合体格納用バス
ケット（請求項２１）では、Ｂ−Ａｌのバスケット構成
材に濃縮ボロンを使用するようにした。このため、天然
ボロンをそのまま使用した場合よりも薄い板厚の角状パ
イプあるいはバスケット構成材で、同じ中性子吸収能を
得ることができる。したがって、バスケットをよりコン
パクトにでき、さらにこのバスケットを収納するキャス
ク等の収納容器もよりコンパクトにできる。

【０１８７】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法（請求項
２２）では、Ｂ−Ａｌ材で作られた複数の部材同士を、
当該部材の母材であるＡｌを半溶融状態として接合する
ようにした。このため、接合部の熱歪が小さく、接合後
における修正の手間も少なくてすむので製造に手間を要
さない。また、分散粒子であるＢやＢ化合物は接合の際
にほとんど凝集しないので、接合継ぎ手部においてはも
との材料とほとんど変わらない靭性および中性子吸収能
を維持した角状パイプを製造できる。その結果、複数の
部材を接合して角状パイプを製造できるので、これまで
押出し成形が困難であったＢ−Ａｌのバスケット構成材
でも、寸法の大きな角状パイプや、断面形状の複雑な角
状パイプも製造できる。

【０１８８】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法（請求項
２３）では、この製造方法においては、材料を溶融させ
ないで接合する摩擦攪拌接合によってパイプ構成部材同
士を接合するようにした。このため、角状パイプの継ぎ
手部においては、もとの材料とほとんど変わらない靭性
および中性子吸収能を維持できる。これによって、これ
まで押出し成形が困難であった寸法の大きいＢ−Ａｌ角
状パイプ等を、複数の部材を接合することで製造でき
る。

【０１８９】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法（請求項
２４）では、円錐状の胴部を備えた接合ツールを使用す
るようにした。このため、作業面が谷状であっても接合
できるので、段部を設けることによって複雑な形状にな
った角状パイプも製造できる。

【０１９０】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法（請求項
２５）では、接合対象である部材同士を突き合わせた接
合部であって、摩擦攪拌接合用の接合ツールの胴部が接
する側とは反対側に、Ａｌ用ろう材等を配置して、摩擦
攪拌接合するようにした。摩擦攪拌接合の際には、この
Ａｌ用ろう材が半溶融状態となったＡｌ母材と一体とな
るので、バックアップ冶具側における部材に発生する接
合線を低減できる。その結果、接合線の少ない、より健
全な角状パイプや使用済み燃料集合体格納用バスケット
を得ることができる。

【０１９１】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法（請求項
２６）では、粉体冶金や溶製法によって中性子吸収に対
する有効元素であるＢ、および強度付与に対する有効元
素をＡｌ母材中へ均一に分散させたビレット材を押出し
成形した部材同士を、その母材であるＡｌが半溶融の状
態で接合するようにした。このため、もとの材料の持つ
特性を変化させないで接合ができるので、難押出し材で
あっても押出し成形可能な大きさの部材を接合すること
で、より大きな使用済み燃料集合体格納用の角状パイプ
やバスケットを組み立てることができる。

【０１９２】また、この発明に係る使用済み燃料集合体
格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法（請求項
２７）では、高強度化に寄与する有効元素としてＴｉ、
Ｚｒ、またはＦｅのうち少なくとも一つを粉体冶金や溶
製法によってＡｌ母材中へ均一に分散させたビレット材
を押出し成形した部材同士を、その母材であるＡｌが半
溶融の状態で接合するようにした。このため、もとの材
料の持つ高強度特性を変化させないで接合ができるの
で、上記元素を分散させた強度の高い難押出し材であっ
ても、押出し成形可能な大きさの部材を接合すること
で、使用済み燃料集合体格納用の角状パイプやバスケッ
トを組み立てることができる。

【０１９３】また、この発明に係る放射性物質格納容器
（請求項２８）では、上記バスケットを収納しているの
で、ＰＷＲ用使用済み燃料集合体を収納するキャスク等
を比較的安価で容易に提供できる。また、上記バスケッ
トは堅牢な構造であるので、衝撃や振動に強いキャスク
等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る角状パイプの軸
方向に垂直な断面を表した断面図である。

【図２】板状材を摩擦攪拌接合によって接合する様子を
示す説明図である。

【図３】摩擦攪拌接合に使用する接合ツールを示す説明
図である。

【図４】板状材を摩擦攪拌接合によって接合する他の方
法を示す説明図である。

【図５】実施の形態１の第一変形例に係る角状パイプを
示す断面図である。

【図６】実施の形態１の第二変形例に係る角状パイプを
示す断面図である。

【図７】この発明の実施の形態２に係る角状パイプを示
す断面図である。

【図８】実施の形態２に係る角状パイプの製造方法を示
す説明図である。

【図９】この角状パイプを千鳥状に配列して、使用済み
燃料集合体を収納するバスケットを組み立てた状態を示
す説明図である。

【図１０】実施の形態２に係る角状パイプを主としてＢ
ＷＲ使用済み燃料集合体を収納するバスケットに適用し
た例を示す説明図である。

【図１１】実施の形態２の第一変形例に係る角状パイプ
を示す断面図である。

【図１２】この角状パイプを千鳥状に配列して、使用済
み燃料集合体を収納するバスケットを組み立てた状態を
示す説明図である。

【図１３】実施の形態２の第二変形例に係る角状パイプ
を示す断面図である。

【図１４】この角状パイプを千鳥状に配列して、使用済
み燃料集合体を収納するバスケットを組み立てた状態を
示す説明図である。

【図１５】主としてＢＷＲ用の使用済み燃料集合体を収
納するバスケットに第二変形例に係る角状パイプを適用
した例を示す説明図である。

【図１６】実施の形態２の第三変形例に係る角状パイプ
を示す断面図である。

【図１７】実施の形態２の第三変形例に係る角状パイプ
の製造方法を示す説明図である。

【図１８】実施の形態２の第三変形例に係るバスケット
を示す説明図である。

【図１９】実施の形態２の第三変形例に係る角状パイプ
をバスケットに適用した他の例を示す説明図である。

【図２０】実施の形態２の第三変形例に係る角状パイプ
の他の例を示す断面図である。

【図２１】実施の形態２の第三変形例に係る他のバスケ
ットを示す説明図である。

【図２２】実施の形態２の第三変形例に係る角状パイプ
をバスケットに適用した他の例を示す説明図である。

【図２３】この発明の実施の形態３に係る角状パイプを
示す断面図である。

【図２４】実施の形態３に係る角状パイプの製造方法を
示した説明図である。

【図２５】実施の形態３の変形例に係る角状パイプを示
す断面図である。

【図２６】実施の形態４に係る使用済み燃料集合体を収
納するバスケットの一部を示す説明図である。

【図２７】実施の形態４に係るバスケットを構成するバ
スケット構成材を示す断面図である。

【図２８】実施の形態４に係るバスケット構成材を構成
する板状材同士の接合部の一例を示す説明図である。

【図２９】バスケット構成材を構成する板状材同士の接
合部の一例を示す説明図である。

【図３０】実施の形態４に係るバスケット構成材を構成
する板状材同士を接合する部分の他の例を示す説明図で
ある。

【図３１】実施の形態４の変形例に係る使用済み燃料集
合体を収納するバスケットの一部を示す一部断面図であ
る。

【図３２】実施の形態４の第二変形例に係るバスケット
を示す一部断面図である。

【図３３】実施の形態４の上記第二変形例に係るバスケ
ットのもう一つの例を示す一部断面図である。

【図３４】実施の形態４の第二変形例に係るバスケット
の他の例を示す一部断面図である。

【図３５】平板式のラックを示す斜視図である。

【図３６】この発明の実施の形態６にかかるキャスクを
示す斜視図である。

【図３７】図３６に示したキャスクの径方向断面図であ
る。

【図３８】この発明に係る角パイプの製造方法を示すフ
ローチャートである。

【図３９】この発明に係る板状材等の他の製造方法を示
すフローチャートである。

【図４０】板状材等のもう一つの製造方法を示すフロー
チャートである。

【図４１】この板状材等の製造方法に用いる真空ホット
プレス装置を示す構成図である。

【図４２】板状材等の第三の製造方法を示すフローチャ
ートである。

【図４３】この板状材等の製造方法に用いる放電プラズ
マ焼結装置を示す構成図である。

【図４４】製造例５に係る板状材等の製造方法に用いる
アトライターミルの構成図である。

【図４５】キャスクの一例を示す斜視図である。

【図４６】図４５に示したキャスクの径方向断面図であ
る。

【符号の説明】

１０、１１、１２、１２ａ、１３、１４、１５、１６、
１６ｅ、１６ｆ、１７、１７ｂ 角状パイプ １０ｃ、１５ｂ、１７ｃ フラックストラップ １１ｃ 内側角部 １１ａ 溝 １４ａ、１３ａ、１５ａ、１６ａ 段部 １６ｃ 対角線 １６ｂ 接合線 １７Ｌ リブ １８、１９、２０、２０ａ、２１ バスケット構成材 １８ａ 凸部 １８ｂ 凹部 １８ｃ、１９ｃ 交差部分 １８ｈ−１〜３、１９ｈ−１、２ 貫通孔 ５０、５１、５２、５２'、５３、５３ｅ、５４、５
５、５６、５６ａ、５７、５８、５８ａ バスケット ５２ｃ、５４ｃ、５６ｃ、５８ｃ セル ５２ｆ 伝熱板 １００、１０１、１０３、１０４、１０６、１０８、１
０８ａ 板状材 １００ａ 接合部 １０２、１０７、１０９ Ｌ形部材 １０４ａ 接合線 １０７ａ 接合面 １１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１２、１１２ａ 部
材 １５０、１５１ Ａｌ用ろう材 ２００、２０２、２０３、２０５、２０７ 冶具 ２０１、２０４、２０６ バックアップ冶具 ２１０、２１１ 接合ツール ２１２、２１３ 胴部 ２１４、２１５ 攪拌子 ２５０ キャスク

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｂ２３Ｋ 103:10 Ｇ２１Ｆ 5/00 Ｋ (72)発明者 松岡 寿浩 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 大亀 信二 神戸市兵庫区小松通五丁目１番16号 株式 会社神菱ハイテック内 Ｆターム(参考） 4E067 AA01 DA13 DA17 EC06

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｂ−Ａｌ材によって作られた複数のパイ
   プ構成部材同士を、前記Ｂ−Ａｌ材を構成する複数の材
   料のうち溶融温度が低い方の材料の溶融温度以下で接合
   して構成したことを特徴とする使用済み燃料集合体格納
   用角状パイプ。
2. 【請求項２】 Ｂ−Ａｌ材によって作られた複数のパイ
   プ構成部材同士を、当該パイプ構成部材の母材であるＡ
   ｌを半溶融状態としてから接合して構成したことを特徴
   とする使用済み燃料集合体格納用角状パイプ。
3. 【請求項３】 Ｂ−Ａｌ材によって作られた複数のパイ
   プ構成部材同士を、摩擦攪拌接合によって接合して構成
   したことを特徴とする使用済み燃料集合体格納用角状パ
   イプ。
4. 【請求項４】 さらに、上記角状パイプを千鳥配置した
   ときに斜め隣に配置される他の角状パイプの角部外側に
   設けられた平面と当接する平面を、上記角状パイプの角
   部外側に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か一つに記載の使用済み燃料集合体格納用角状パイプ。
5. 【請求項５】 さらに、上記角状パイプを千鳥配置した
   ときに斜め隣に配置される他の角状パイプの角部外側に
   形成された段部とかみ合う段部を、上記角状パイプの角
   部外側に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   か一つに記載の使用済み燃料集合体格納用角状パイプ。
6. 【請求項６】 さらに、上記角状パイプは、その角部に
   おいて上記パイプ構成部材同士を接合してなることを特
   徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の使用済み
   燃料集合体格納用角状パイプ。
7. 【請求項７】 さらに、上記角状パイプの軸方向に垂直
   な断面内における角部の接合線が、この断面内における
   対角線の交点に向かうことを特徴とする請求項１〜６の
   いずれか一つに記載の使用済み燃料集合体格納用角状パ
   イプ。
8. 【請求項８】 さらに、上記角状パイプの軸方向に垂直
   な断面内における角部の接合線が、この断面内における
   対角線に対して角度を有することを特徴とする請求項１
   〜７のいずれか一つに記載の使用済み燃料集合体格納用
   角状パイプ。
9. 【請求項９】 さらに、上記角状パイプの角部内側には
   上記角状パイプの軸方向に向かう溝を設け、さらに当該
   溝の断面は少なくとも弧を有する形状とし、且つ上記接
   合線がこの弧に接するようにしたことを特徴とする請求
   項１〜８のいずれか一つに記載の使用済み燃料集合体格
   納用角状パイプ。
10. 【請求項１０】 さらに、上記溝の断面形状はＵ字形で
    あることを特徴とする請求項９に記載の使用済み燃料集
    合体格納用角状パイプ。
11. 【請求項１１】 さらに、上記角状パイプは、その側面
    において上記パイプ構成部材同士を接合してなることを
    特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の使用済
    み燃料集合体格納用角状パイプ。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれか一つに記載
    の角状パイプを千鳥状に配置して構成したことを特徴と
    する使用済み燃料集合体格納用バスケット。
13. 【請求項１３】 Ｂ−Ａｌ材によって作られた部材の母
    材であるＡｌを半溶融状態としてすべての前記部材同士
    を接合することで、使用済み燃料集合体が収納される格
    子状のセルを構成したことを特徴とする使用済み燃料集
    合体格納用バスケット。
14. 【請求項１４】 さらに、四個の上記セルで囲まれる部
    分には、当該セルの軸方向に向かって貫通する貫通孔を
    設けたことを特徴とする請求項１３に記載の使用済み燃
    料集合体格納用バスケット。
15. 【請求項１５】 Ｂ−Ａｌ材によって作られた複数の部
    材同士を、当該部材の母材であるＡｌを半溶融状態とし
    てから接合してバスケット構成材とし、さらに複数の当
    該バスケット構成材の端部同士を組み合わせて格子状の
    セルを構成したことを特徴とする使用済み燃料集合体格
    納用バスケット。
16. 【請求項１６】 Ｂ−Ａｌ材によって作られた複数の部
    材同士を、当該部材の母材であるＡｌを半溶融状態とし
    てから接合して断面十字状のバスケット構成材とし、さ
    らに複数の当該バスケット構成材の端部同士を組み合わ
    せて構成したことを特徴とする使用済み燃料集合体格納
    用バスケット。
17. 【請求項１７】 さらに、上記バスケット構成材の少な
    くとも一つの端部を、このバスケット構成材の母材であ
    るＡｌを半溶融状態としてから接合し格子状のセルを構
    成したことを特徴とする請求項１５または１６のうちい
    ずれか一つに記載の使用済み燃料集合体格納用バスケッ
    ト。
18. 【請求項１８】 さらに、上記断面十字状のバスケット
    構成材は、その交差部分にこのバスケット構成材を軸方
    向に貫く貫通孔を備えていることを特徴とする請求項１
    ６または１７のいずれか一つに記載の使用済み燃料集合
    体格納用バスケット。
19. 【請求項１９】 さらに、上記バスケットの外周部に
    は、当該バスケットを構成する材料の母材であるＡｌを
    半溶融状態として伝熱板を接合したことを特徴とする請
    求項１２〜１８のいずれか一つに記載の使用済み燃料集
    合体格納用バスケット。
20. 【請求項２０】 上記Ｂ−Ａｌ材のＢ含有率は１．５重
    量％以上７．０重量％以下であることを特徴とする請求
    項１〜１９のいずれか一つに記載の使用済み燃料集合体
    格納用角状パイプまたは使用済み燃料集合体格納用バス
    ケット。
21. 【請求項２１】 上記Ｂ−Ａｌ材には少なくとも濃縮ボ
    ロンが添加されていることを特徴とする請求項１〜２０
    のいずれか一つに記載の使用済み燃料集合体格納用角状
    パイプまたは使用済み燃料集合体格納用バスケット。
22. 【請求項２２】 Ｂ−Ａｌ材で作られた複数の部材同士
    を、当該部材の母材であるＡｌを半溶融状態として接合
    することを特徴とする使用済み燃料集合体格納用角状パ
    イプまたはバスケットの製造方法。
23. 【請求項２３】 Ｂ−Ａｌ材で作られた複数の部材同士
    を摩擦攪拌接合によって接合することを特徴とする使用
    済み燃料集合体格納用角状パイプまたはバスケットの製
    造方法。
24. 【請求項２４】 Ｂ−Ａｌ材で作られた複数の部材同士
    を接合して使用済み燃料集合体格納用角状パイプまたは
    バスケットを製造するにあたり、前記部材の接合面と作
    業面とのなす角度が９０度よりも大きい場合には、円錐
    状の胴部先端に円筒状の攪拌子を備えた接合ツールによ
    って摩擦攪拌接合することを特徴とする使用済み燃料集
    合体格納用角状パイプまたはバスケットの製造方法。
25. 【請求項２５】 さらに、接合対象である上記部材同士
    の接合部であって、胴部と攪拌子とからなる接合ツール
    の前記胴部が接する側とは反対側に、Ａｌ用ろう材また
    はＡｌ材を配置して、前記接合部を摩擦攪拌接合するこ
    とを特徴とする請求項２２〜２４のいずれか一つに記載
    の使用済み燃料集合体格納用角状パイプまたはバスケッ
    トの製造方法。
26. 【請求項２６】 さらに、上記部材は、粉体冶金法また
    は溶製法によって中性子吸収に対する有効元素である
    Ｂ、および他の有効元素をＡｌ母材中に分散含有させた
    Ｂ−Ａｌのビレット材を押出し成形加工したことを特徴
    とする請求２２〜２５のいずれか一つに記載の使用済み
    燃料集合体格納用角状パイプまたはバスケットの製造方
    法。
27. 【請求項２７】 さらに、上記他の有効元素はＴｉ、Ｚ
    ｒ、またはＦｅのうち少なくとも一つであることを特徴
    とする請求項２６に記載の使用済み燃料集合体格納用角
    状パイプまたはバスケットの製造方法。
28. 【請求項２８】 請求項１２〜２１のいずれか一つに記
    載の使用済み燃料集合体格納用バスケットの外形に放射
    性物質格納容器本体のキャビティ内形状を合わせて当該
    バスケットを挿入し、前記格子内に使用済み燃料集合体
    を収納することを特徴とする放射性物質格納容器。