KR20020006492A - 알루미늄 복합 분말 및 그의 제조방법, 알루미늄 복합재료, 사용 완료 연료 저장 부재 및 그의 제조방법 - Google Patents

알루미늄 복합 분말 및 그의 제조방법, 알루미늄 복합재료, 사용 완료 연료 저장 부재 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20020006492A
KR20020006492A KR1020010042120A KR20010042120A KR20020006492A KR 20020006492 A KR20020006492 A KR 20020006492A KR 1020010042120 A KR1020010042120 A KR 1020010042120A KR 20010042120 A KR20010042120 A KR 20010042120A KR 20020006492 A KR20020006492 A KR 20020006492A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
aluminum
manufacturing
spent fuel
sintering
Prior art date
Application number
KR1020010042120A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100439386B1 (ko
Inventor
무라카미가즈오
오구라가즈미
야스이도요아키
Original Assignee
마스다 노부유키
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마스다 노부유키, 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 마스다 노부유키
Publication of KR20020006492A publication Critical patent/KR20020006492A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100439386B1 publication Critical patent/KR100439386B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1084—Alloys containing non-metals by mechanical alloying (blending, milling)
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/02—Details of handling arrangements
    • G21C19/06—Magazines for holding fuel elements or control elements
    • G21C19/07—Storage racks; Storage pools
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/40—Arrangements for preventing occurrence of critical conditions, e.g. during storage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/20—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by extruding
    • B22F2003/206—Hydrostatic or hydraulic extrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

본 발명은 효율적인 각형 파이프의 제조방법에 관한 것이다. 알루미늄 분말, 중성자 흡수재 분말, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 이루어진 제 3 입자를 혼합하고, 냉간 정수압 성형법(CIP)에 의해 예비 성형체를 성형한다. 계속해서, 예비 성형체를 캐닝(canning)한 후 열간 정수압 성형법(HIP)에 의해 예비 성형체를 소결한다. 소결 후, 캔의 외삭, 단면삭을 수행하고, 강편을 꺼낸다. 그리고, 이 강편을 압출하여 각형 파이프를 성형한다.

Description

알루미늄 복합 분말 및 그의 제조방법, 알루미늄 복합 재료, 사용완료 연료 저장 부재 및 그의 제조방법{ALUMINUM COMPOSITE POWDER, THE MANUFACTURING METHOD OF THAT, ALUMINUM COMPOSITE MATERIAL, THE PARTS OF SPENT FUEL STORAGE SYSTEM AND THE MANUFACTURING METHOD OF THAT}
본 발명은 연소를 마친 사용완료 핵연료 집합체를 수용하여 저장하는 것으로, 캐스크 또는 랙을 구성하는 사용완료 연료 저장 부재에 사용할 수 있는 재료 또는 그의 제조방법에 관한 것이고, 또한 이러한 재료로 제조된 사용완료 연료 저장 부재에 관한 것이다.
핵연료 사이클의 종기에 있어서, 연소를 더 이상 사용할 수 없게 된 핵연료 집합체를 사용완료 핵연료라고 한다. 현재, 이 사용완료 핵연료는 재처리하기까지 저장 시설에서 저장 관리되고 있다. 예컨대, 연료 풀에 의한 저장 방식에 있어서는, 풀 내에 각형 파이프를 묶은 SUS 랙을 가라앉히고, 이 각형 파이프 내에 사용완료 연료 집합체를 수용함으로써, 냉각 효과, 차폐 효과, 미임계성 등의 요구를 만족시키도록 하고 있다.
최근에는, 랙을 구성하는 각형 파이프로서 스테인레스재에 붕소를 첨가한 것이 사용되기 시작하고 있다. 이러한 각형 파이프를 사용하면, 각형 파이프 사이에 배치하였던 중성자 흡수재를 생략할 수 있기 때문에, 각형 파이프간의 간극을 메울 수 있다. 이로 인하여, 풀의 피트 내에 삽입할 수 있는 각형 파이프의 개수가 증가하기 때문에 그만큼 사용완료 연료 집합체의 수용수를 증가시킬 수 있다.
이와 같은 각형 파이프는 캐스크, 횡형 사이로, 풀, 볼드 등의 각종 저장 방식에 적용할 수 있지만, 랙을 구성한다 해도 생산해야 될 개수가 많기 때문에, 각형 파이프를 효율적으로 생산할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 또한, 사용완료 연료 집합체로부터 발생하는 중성자를 확실히 흡수해야 하기 때문에, 각형 파이프의 구조에는 높은 건전성이 요구된다.
또한, 각형 파이프는 사용완료 연료 집합체를 저장할 때에 사용하는 것이지만, 상기 각형 파이프식 랙 외에 평판식 랙이 알려져 있고, 이러한 평판식 랙에 있어서도 효율적인 생산성 및 구조의 건전성이 요구되고 있다. 또한, 가압 수형로(PWR:Pressurized Water Reactor)용 사용완료 연료 집합체는 그 중량이 크기 때문에, 이를 수용하는 랙에는 보다 큰 강도가 요구된다. 본 발명은 이러한 사용완료 연료 집합체를 수용하기 위한 재료 또는 그의 제조방법, 또는 사용완료 연료 저장 부재에 관한 것이다.
도 1은 각형 파이프의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 각형 파이프의 제조방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 각형 파이프의 제조방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4는 이 각형 파이프의 제조방법에 사용하는 진공 소결 고온 프레스 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 각형 파이프의 제조방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 6은 이 각형 파이프의 제조방법에 이용하는 방전 플라즈마 소결 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 각형 파이프의 제조방법에 사용하는 애트라이터 밀의 구성을 나타내는 도이다.
도 8은 MA에 의해 제조한 고에너지 분말을 나타내는 확대도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 제조방법을 수행하기 위한 분말 제조 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도이다.
도 10은 도 9에 나타낸 분말 제조 장치에 의해 제조한 분말을 나타내는 설명도이다.
도 11은 평판식 랙의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 12는 사용완료 연료 집합체의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 13은 캐스크의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 14는 소정 조건으로 MA 처리했을 때의 Al합금을 나타내는 모식도이다.
도면의 각 부분에 대한 부호의 설명
1 : 각형 파이프 100 : 캐스크
101 : 몸통본체 102 : 공동
104 : 바닥판 105 : 외부 원통
106 : 수지 107 : 내부 핀
108 : 열팽창 영역 109 : 덮개 부분
110 : 제 1 덮개 111 : 제 2 덮개
115 : 보조 차폐체 116 : 캐스크 본체
117 : 트러니언 118 : 완충체
130b : 바스켓 131 : 셀
상술한 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 따른 알루미늄 복합 분말은 기계적 합금화에 의해 분쇄시킨 중성자 흡수재, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 이루어진 제 3 입자를 상기 기계적 합금화를 이용하여 알루미늄 매트릭스에 분산시킨 것이다.
알루미늄 매트릭스 중에 분산된 중성자 흡수재는 그 결정 입계에서의 미끄러짐을 저해하여 재료를 강화하도록 작용한다. 또한, 산화물 등으로 이루어진 제 3 입자는 알루미늄 매트릭스 중에 분산됨으로써, 상기 결정 입자의 미끄러짐의 저해를 보다 촉진하게 되고, 이 결과 재료의 강도를 더욱 높일 수 있다. 이 경우에 또한, 분산된 제 3 입자의 첨가량은 0.1 내지 30 중량%인 것이 바람직하고(청구항 2), 또한, 알루미늄 매트릭스 중에 있어서의 제 3 입자의 평균 입경이 0.01 내지 10 ㎛가 되도록 상기 제 3 입자를 첨가하는 것이 바람직하다(청구항 3).
계속해서, 상기 알루미늄 복합 분말에 있어서는, 그 중성자 흡수재의 첨가량은 1 내지 20 중량%인 것이 바람직하며(청구항 4), 또한 상기 첨가하는 분말상의 중성자 흡수재의 평균 입경은 0.01 내지 l00 ㎛인 것이 바람직하다(청구항 5).
또한, 청구항 6에 따른 알루미늄 복합 분말의 제조방법은, 매트릭스재로서의 알루미늄 분말, 중성자 흡수재, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 이루어진 제 3 입자를 혼합하는 단계, 및 상기 혼합 분말을 기계적 합금화시킴으로써 분쇄시킨 상기 중성자 흡수재 및 상기 제 3 입자를 알루미늄 매트릭스에 분산시키는 단계를 포함하는 것이다.
기계적 합금화를 수행함으로써, 알루미늄이 눌려지면서 접혀져서 편평한 형상이 된다. 또한, B 등의 중성자 흡수재도 기계적 합금화에 의해 미세하게 분쇄되고, 편평화된 알루미늄 매트릭스 중에 균일하게 분산된다. 또한 최종적으로는, 이들 편평 입자가 결합하여 통상의 입자상이 된다. 이에 따라, 알루미늄의 결정 미끄러짐이 저해되어 충분한 강도를 얻을 수 있게 되지만, 본 발명에서는 추가로 산화물 등으로 이루어진 제 3 입자를 미세하게 분쇄하여 알루미늄 매트릭스 중에 분산시키도록 하고 있다. 이 분산된 제 3 입자는 상기 결정 미끄러짐의 저해를 촉진하는 것으로 생각된다. 이렇게 해서 제조한 알루미늄 복합 분말은 매우 큰 강도를 얻을 수 있다.
또한, 청구항 7에 따른 알루미늄 복합 분말의 제조방법은 상기 알루미늄 복합 분말의 제조방법에 있어서, 상기 알루미늄 분말의 표면에 예비 산화피막을 형성하는 단계, 및 기계적 합금화시킴으로써 상기 알루미늄 분말의 표면에 형성된 산화피막을 산화물로서 복합 분말에 혼입시키는 단계를 포함하도록 한 것이다.
제 3 입자에 산화물을 사용할 경우, 이 산화물을 따로 첨가하는 것이 아니라, 알루미늄 분말의 표면에 미리 산화피막으로서 형성해 두고, 기계적 합금화 시에 있어서 이 산화피막을 박리·분쇄하여, 제 3 입자로서 매트릭스 중에 분산시킨다. 이와 같이 하면, 제 3 입자를 제작하는 시간이나 이를 첨가하는 단계를 생략할 수 있어 알루미늄 복합 분말의 제조가 용이해진다.
또한, 청구항 8에 따른 알루미늄 복합 재료는 알루미늄 매트릭스 중에 중성자 흡수재, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 이루어진 제 3 원소를 함유시킨 것이다. 상기한 바와 같이, 알루미늄 매트릭스 중에 미세한 중성자 흡수재, 및 제 3 입자를 균일하게 분산시킴으로써 이들이 알루미늄 입계 미끄러짐을 저해하여 모재의 강도를 향상시키는 효과가 있다. 이러한 알루미늄 매트릭스 분말을 소결시킴으로써, 재료 중에 중성자 흡수재 및 제 3 원소가 함유되게 되므로, 그 강도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 소결에는 상압 소결, 진공 소결 및 방전 소결 등의 각종 소결을 포함하고, 추가로 소결의 전단계로서 예비성형을 수행하는 것을 방해하지 않는다. 또한, 이러한 알루미늄 복합 재료는 사용완료 연료 집합체를 수용하는 바스켓에 사용할 수 있다. 이 바스켓은, 예컨대 각형 파이프를 집합시킨 구조 또는 널빤지를 교대로 조합한 구조가 된다.
또한, 상기 알루미늄 복합 재료에서는, 제 3 입자의 함량이 0.1 내지 30 중량%인 것이 바람직하고(청구항 9), 그 평균 입경이 0.01 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다(청구항 1O). 또한, 상기 중성자 흡수재의 함량은 1 내지 20 중량%인 것이 바람직하고(청구항 11), 이 첨가하는 분말상의 중성자 흡수재의 평균 입경이 0.01 내지 100 ㎛이면 보다 바람직한 결과를 얻을 수 있게 된다(청구항 12). 또한, 이들의 이유에 대해서는 하기 실시예에서 설명한다.
또한, 청구항 13에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법은, 사용완료 연료의 저장에 사용하는 부재를 제조하는 방법에 있어서, 알루미늄 분말, 중성자 흡수재 분말, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물을 포함하는 제 3 원소를 혼합하는 단계, 상기 복합 분말을 예비성형하는 단계, 상기 예비 성형체를 캐닝(canning)하는 단계, 및 캐닝한 예비 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 것이다.
우선, 알루미늄 분말, 중성자 흡수재 분말 및 제 3 입자를 혼합하여 혼합 분말을 예비성형한다. 예비성형을 수행함으로써, 성형 밀도의 편차를 적게 할 수 있다. 계속해서, 이 예비 성형체를 캐닝하고, 소결 처리를 수행한다. 이에 따라, 사용완료 연료 저장 부재를 성형하기 전의 강편이 완성된다. 또한, 캔 내의 강편을 꺼내기 위해서는, 캔의 외삭 및 단면삭을 수행한다. 소결은 고온 프레스 또는열간 정수압 성형법(HIP: Hot Isostatic Press)에 의해 수행되는 것이 바람직하며(청구항 14), 이 밖에 유사HIP법 또는 상압 소결법 등을 사용할 수도 있다. 또한, 사용완료 연료 저장 부재로서는, 예컨대 바스켓을 구성하는 각형 파이프 또는 평판식 랙을 구성하는 판상 부재를 들 수 있다.
또한, 청구항 15에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법은 사용완료 연료의 저장에 사용하는 부재를 제조하는 방법에 있어서, 알루미늄 분말, 중성자 흡수재 분말, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 이루어진 제 3 원소를 혼합하는 단계, 및 상기 혼합 분말을 상압 소결 또는 진공 소결하는 단계를 포함하는 것이다.
이와 같이, 상기 캐닝을 생략하여 상압 소결 또는 진공 소결하도록 해도 좋다. 캐닝을 생략하면, 상압 소결 또는 진공 소결한 후에 외삭 등의 기계 가공을 하지 않고 끝난다. 이로 인해, 강편의 제조가 용이해진다. 진공 소결에는 진공 고온 프레스가 바람직하며(청구항 16), 그 밖에 진공 유사HIP법 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 소결을 진공 고온 프레스에 의해 수행함으로써 저렴하고 고품질의 사용완료 연료 저장 부재를 제조할 수 있다.
또한, 청구항 17에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법은 사용완료 연료의 저장에 이용하는 부재를 제조하는 방법에 있어서, 알루미늄 분말과 중성자 흡수재 분말을 혼합하는 단계, 및 냉간 정수압 성형법에 의해 예비 성형체를 성형하는 단계, 및 예비 성형체를 방전 소결하는 단계를 포함하는 것이다.
예비 성형체를 방전 소결함으로써, 통상의 소결에 비해 단시간에 소결할 수있다. 이로 인해, 사용완료 연료 저장 부재의 제조를 효율적으로 수행할 수 있다. 또한, 캐닝을 생략했기 때문에, 외삭 등의 기계 가공이 불필요해진 만큼 사용완료 연료 저장 부재를 저렴하게 제조할 수 있게 된다. 여기에서, 상기 방전 소결에는 방전 플라즈마 소결을 사용하는 것이 바람직하다(청구항 18). 방전 플라즈마 소결에 의한 에너지에 의해 알루미늄의 부동체 피막이 제거되는 등의 점에서 양호한 소결을 수행할 수 있기 때문이다. 또한, 방전 플라즈마 소결 외에 열 프라즈마 소결 등을 사용할 수도 있다.
또한, 청구항 19에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법은, 상기 사용완료 저장 부재의 제조방법에 있어서, 추가로 압출 성형에 의해 각형 파이프 또는 각형 파이프를 구성하는 판재를 성형하는 단계를 포함하도록 한 것이다. 또한, 청구항 20에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법은, 상기 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법에 있어서, 압출 성형에 의해 사용완료 연료의 안내관에 삽입되는 막대체를 성형하는 단계를 추가로 포함하도록 한 것이다. 이와 같이, 상기 방법에 의해 제조한 강편을 압출함으로써 사용완료 연료 저장 부재인 각형 파이프 또는 막대체를 용이하게 제조할 수 있게 된다(청구항 19 및 20). 또한, 각형 파이프는 압출에 의해 직접 성형하도록 해도 좋고, 판재를 압출하고 나서 용접 성형하도록 해도 좋다.
또한, 청구항 21에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법은, 상기 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법에 있어서, 상기 혼합 단계에 추가로 기계적 합금화를 사용하도록 한 것이다. 상기 기계적 합금화로서는, 예컨대 각종 볼 밀링을사용할 수 있다. 볼 밀링에 의해 알루미늄 분말이 점차로 접혀져서 편평 입자가 된다. 또한, 중성자 흡수재 및 제 3 입자는 볼 밀링에 의해 분쇄되어 초기의 평균 입경에 비해 상당 정도 작아지고, 알루미늄 매트릭스 중에 문지르면서 분산한다. 그리고, MA 후에 상기 편평 입자는 최종적으로 중성자 흡수재 및 제 3 입자를 포함한 입자가 된다. 이와 같이 하면, 중성자 흡수재를 미세하면서 균일하게 분산시킬 수 있어 사용완료 연료 저장 부재의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말 및 그의 제조방법, 알루미늄 복합 재료, 사용완료 연료 저장 부재 및 그의 제조방법에 대해 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
본 발명의 실시예 1에 따른 알루미늄 복합재에서는, B 또는 B 화합물 외에 산화물 등의 제 3 입자를 첨가하여 기계적 합금화를 수행함으로써 재료 강도의 향상을 도모한다. 이를 위해서는, 우선, 애트라이터 밀의 용기 내에 매트릭스재로서의 Al 또는 Al 합금 분말, 중성자 흡수재인 B 또는 B 화합물의 분말, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물을 포함하는 제 3 입자를 투입한다.
이 경우의 제 3 입자의 첨가량은 0.1 내지 30 중량%로 한다. 0.1 중량%보다도 작으면, 강도 향상의 효과가 없고, 30 중량% 보다 크면 제작한 재료의 신도가 저하되기 때문이다. 또한, Al 매트릭스 중에 있어서의 상기 제 3 입자의 평균 입경은 0.01 내지 10 ㎛로 한다. 0.01 ㎛ 보다 작은 것은 시장에서 매우 고가여서 대량으로 입수하기 어려운 것이다. 또한, 10 ㎛보다 큰 것은 재료의 강도 향상에기여하기 어렵기 때문이다.
다음에, B 또는 B 화합물의 첨가량은 1 내지 20 중량%로 한다. 1 중량%보다 작으면 중성자 흡수능에 부족함이 발생하고, 20 중량%보다 크면 재료의 신도 및 인성이 저하되기 때문이다. 또한, B 또는 B 화합물의 평균 입경은 0.01 내지 100 ㎛ 로 한다. 0.01 ㎛ 보다 작은 것은 고가이고, 100 ㎛ 보다 큰 것은 강도의 저하를 초래하기 때문이다.
또한, 중성자 흡수능을 갖는 원소이면, B 또는 B 화합물 외에, Cd, Hf, 희토류 원소 등의 중성자 흡수 단면적이 큰 것을 사용하도록 해도 좋다. 예컨대, 비등 수형로(BWR : Boi1ing Water Reactor)의 경우에는, 주로 B 또는 B 화합물이 사용되지만, PWR의 경우에는 Ag-In-Cd 합금이 사용된다. 또한, Ag-In-Cd 합금의 조성은 In을 15 중량%으로 하고 Cd를 5 중량%로 하는 것이 일반적이다. 희토류 원소에는 Eu, Sm, Gd 등의 산화물을 사용할 수 있다.
제 3 입자에 사용하는 산화물로서는, 예컨대 Al2O3, ZrO2, SiO2, MgO, TiO2, Cr2O3를 들 수 있다. 질화물로서는 예를 들면 Si3N4, BN을 사용할 수 있다. 또한, 탄화물에는 예를 들면 SiC, WC, Cr3C2를 사용하고, 붕화물로서는 예를 들면 ZrB2를 사용할 수 있다. 또한, 사용하는 제 3 입자는 여기에 예시한 것에 한정되지 않고 이외의 것도 필요에 따라 적절히 선택할 수 있다.
또한, 사용할 수 있는 Al 또는 Al 합금 분말은 순알루미늄 지금(JIS 1xxx 계), Al-Cu계 알루미늄 합금(JIS 2xxx계), Al-Mg계 알루미늄 합금(JIS 5xxx계),Al-Mg-Si계 알루미늄 합금(JIS 6xxx계), Al-Zn-Mg계 알루미늄 합금(JIS 7xxx계), Al-Fe계 알루미늄 합금(Fe 함유율이 1 내지 10 중량%) 외에도, 예를 들면 Al-Mn계 알루미늄 합금(JIS 3xxx계) 등이 있고, 강도, 연성, 가공성, 내열성 등 필요로 하는 특성에 따라 선택하는 것이 가능하다.
또한, 이들의 Al 또는 Al 합금에는 균일하고 미세한 조직을 갖는 급냉 응고분을 사용한다. 이 급냉 응고분을 얻기 위한 급냉 응고법으로서는, 단롤법, 쌍롤법, 에어 아토마이즈나 가스 아토마이즈 등의 아토마이즈법 등 주지 기술을 채용할 수 있다. 이와 같은 급냉 응고법에 의해 수득된 Al 합금 분말에는 평균 입경이 5 내지 150 ㎛의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 평균 입경이 5 ㎛ 미만에서는 미분 때문에 각 입자가 응집을 하기 때문에, 결국 큰 입자의 덩어리가 되는 점과 아토마이즈법에 의한 제조의 한계(미세한 분말만을 나눠 취할 필요가 있고, 분말 제조 수율이 극단적으로 악화되어 비용을 급증시킨다) 때문이며, 평균 입경이 150 ㎛을 넘으면 급냉 응고가 아니게 되는 등의 아토마이즈법에 의한 제조의 한계, 및 미세한 첨가 입자와의 균일 혼합이 곤란해지는 등의 문제 때문이다. 가장 바람직한 평균 입경은 50 내지 120 ㎛ 이다. 급냉 응고의 급냉 속도는 1O2℃/초 이상, 바람직하게는 1O3℃/초 이상이다.
한편, 상기 Al 또는 Al 합금 분말과 혼합하는 B 또는 B 화합물은 특히 고속 중성자의 흡수능이 크다는 특징을 갖고 있다. 또한, 본 발명에서 사용 가능한 바람직한 B 화합물로서는 B4C, B2O3등이 있다. 그 중에서도 B4C는 단위량 당의 B 함량이 많아 소량의 첨가로 큰 중성자 흡수능을 얻을 수 있는 외에, 매우 높은 경도를 갖는 등 구조재로의 첨가 입자로서 특히 바람직하다.
또한, 제 3 입자는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 산화물로 구성되지만, 이들 이외의 입자를 포함하는 것을 방해하지 않는다. 예를 들면, 고강도성을 부여하기 위한 첨가 원소로서 Zr, Ti 등을 섞어 두도록 해도 좋다.
계속해서, 상기 배합비율로 투입한 원료 분말을 애트라이터 밀에 의해 기계적 합금화(MA : Mechanical Al1oying)시킨다. 또한, 애트라이터 밀 외에는, 일반적인 전동 밀 또는 요동 밀을 사용할 수 있다. MA에 의해 Al 분말 또는 Al 합금 분말이 볼에 의해 눌려지면서, 접혀져서 편평화된다. 또한, MA 처리에 의해 B 또는 B 화합물 및 제 3 입자가 미세분쇄되어, Al 매트릭스 중에 균일히 문질러진다. 또한, 이들 편평 입자는 MA 후에 Al 또는 Al 합금 및 제 3 입자를 포함한 통상의 입자 형상이 된다.
이와 같이 제 3 입자를 첨가하면서 MA 처리를 수행함으로써, 재료 강도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 통상의 혼합 장치(예를 들면 크로스 로터리 믹서 또는 V 믹서 등)를 사용하여 혼합하여 소결 형성한 재료에 비해 그 강도를 3배까지 향상될 수 있음을 알았다. 또한, 높은 경도를 갖는 B 또는 B 화합물을 미세하면서 균일하게 매트릭스 중에 분산하고 이에 따라 B의 응집을 방지하도록 하고 있기 때문에 압출성을 향상시킬 수 있다. 이로 인해, 압출용 다이의 마모 저감에도 효과가 있다.
또한, 제 3 입자의 첨가에 있어서는, Al 분말 또는 Al 합금 분말을 미리 산화처리하여 그 입자의 표면에 산화 피막을 형성하고, 상기 MA 단계에서 상기 산화피막을 미세하게 분쇄하고, Al 매트릭스 중에 분산시키도록 해도 좋다. Al 분말 또는 Al 합금 분말의 산화 처리는 원료 분말을 대기 중에서 가열 처리함으로써 수행된다. Al 분말 또는 Al 합금 분말을 가열용기에 넣고, 400℃ 내지 500℃에서 가열하면서 교반한다. 이를 수 시간 수행함으로써 Al 분말 또는 Al 합금 분말의 표면에 충분한 산화 피막을 형성할 수 있다.
(실시예 2)
도 1은 사용완료 연료 저장 부재인 각형 파이프를 나타내는 단면도이다. 이 각형 파이프(1)는 단면이 정방형을 하고 있고, 상기 실시예 1에서 제조한 Al 합금으로 구성되어 있다. 도 2는 도 1에 나타낸 각형 파이프의 제조방법을 나타내는 플로우 차트이다. 우선, 상기 실시예 1에 나타내는 방법에 의해 Al 합금 분말을 제조한다(단계 S201).
다음에, 복합 분말을 가죽 케이스 속에 넣어 10-2Torr 정도까지 진공으로 만든 후, 기밀 테이프에 의해 진공 봉입하고, CIP(Cold Isostatic Press)에 의해 상온에서 전 방향에서 균일하게 고압을 걸어 예비성형을 수행한다(단계 S202). CIP의 성형압력은 100 MPa 내지 200 MPa로 한다. CIP 처리에 의해 분상체의 부피는 약 2할 정도 감소하고, 그 예비 성형체의 지름이 600 mm가 되고 길이가 15OO mm가 된다. 또한, CIP에 의해 전 방향에서 균일하게 압력을 가함으로써 성형 밀도의 편차가 적은 고밀도인 성형품을 얻을 수 있다.
계속해서, 상기 예비 성형체를 알루미늄 캔(알루미늄 합금 이음매가 없는 캔: JIS6063)에 진공 봉입한다. 캔 속은 10-4Torr 정도까지 진공으로 만들고, 300℃까지 승온시킨다(단계 S203). 이 탈가스 단계에서 캔 속의 가스 성분 및 수분을 제거한다. 다음 단계에서는, 진공 탈가스한 성형품을 HIP(Hot Isostatic Press)에 의해 재성형한다(단계 S204). HIP의 성형 조건은 400℃ 내지 450℃의 온도, 30초의 시간 및 6000톤의 압력이고, 성형품의 지름이 400 mm가 되도록 한다.
계속해서, 캔을 제거하기 위해 기계가공에 의해 외삭, 단면삭을 수행하고 (단계 S205), 포트 홀 압출기를 사용하여 상기 강편을 열간 압출한다(단계 S206). 이 경우의 압출 조건으로서, 가열온도는 500℃ 내지 520℃이고, 압출 속도를 5 m/분으로 한다. 또한, 이 조건은 B의 함량에 의해 적절히 변경한다.
다음에, 압출 성형 후, 인장 교정을 수행함과 동시에(단계 S207), 비정상부 및 평가부를 절단하여 제품으로 한다(단계 S208). 완성된 각형 파이프(1)는 도 1에 도시한 바와 같이 단면의 한 변이 162 mm이고 내측이 151 mm인 사각형상이 된다.
또한, 상기 예에서는 압출기에 압축률이 높고, 알루미늄 등의 연질재의 복잡형상 압출에 적합한 포트 홀 압출을 사용했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 고정 또는 이동 만드렐 방식을 채용하여도 좋다. 또한, 직접 압출 외에, 정수압 압출을 수행하도록 해도 좋고, 당사자의 가능한 범위에서 적절히 선택할 수 있다. 또한, 상기 HIP를 사용함으로써 니야네트 쉐이프 성형이 가능해지지만, 나중에 압출 단계가 있는 점을 감안하여, 이 대신에 유사HIP법을 사용하도록 해도 충분한 정밀도를 확보할 수 있다. 구체적으로는, 1축 방향으로 압축하는 금형 내에 압력 전달 매체인 세라믹 입상체를 넣고 소결하는 것이다. 이 방법에 의해서도 양호한 각형 파이프(1)를 제조할 수 있다.
또한, 상기 HIP 대신에 고온 프레스를 사용할 수도 있다. 고온 프레스는 내열형을 가열하여 1축 가압 하에서 소결하는 방법이다. 상기의 경우, 고온 프레스는 예비 성형체를 캔에 봉입하여 진공 탈가스한 후, 400℃ 내지 450℃의 온도에서 10초 내지 30초동안 가열하고, 6000톤의 압력 조건 하에서 수행한다. 나중에 압출 단계가 있기 때문에, 고온 프레스에 의해서도 충분한 품질의 강편을 제작할 수 있지만, 강편의 크기 등의 조건에 따라 소결 상태가 좋지 않은 경우에는 HIP를 사용하도록 하면 좋다. 고온 프레스의 잇점은 생산성이 좋고, 저렴한 점에 있다. 또한, 고온 프레스 외에 상압 소결법을 사용하는 경우도 있다. 또한, 상기 CIP를 생략하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 가죽 케이스에 넣는 시간 등을 생략할 수 있기 때문에, 각형 파이프의 제조가 용이해진다.
(실시예 3)
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 각형 파이프(1)의 제조방법을 나타내는 플로우 차트이다. 이 각형 파이프(1)의 제조방법은, 동 도면에 도시하는 바와 같이, 상기 캔 봉입 및 진공 가열 탈가스(단계 S203), HIP(단계 S204), 외삭 및 단면삭(단계 S205) 대신에 진공 고온 프레스를 사용한 점에 특징이 있다(진공 고온 프레스 공정:S303). 기타 공정은 상기 실시예 2와 대략 같기 때문에 그 설명을 생략한다(단계 S301 내지 S302, S304 내지 S306).
도 4는 이 각형 파이프의 제조방법에 사용하는 진공 고온 프레스 장치를 나타내는 구성도이다. 이 진공 고온 프레스 장치(10)는 다이(11), 다이(11)의 내면에 마련한 다이 링(12), 베이스(13) 및 펀치(14)로 구성되어 있다. 이들은 모두 그라파이트제이다. 다이 링(12), 베이스(13) 및 펀치(14)에 의해 구성되는 성형실 내에는 CIP 공정에서 제작한 예비 성형체(P)를 삽입한다. 다이(11)의 주위에는 가열용 흑연 히터(15)가 배치되어 있다.
또한, 다이 링(12), 베이스(13) 및 펀치(14) 등은 진공 용기(16) 내에 수용되어 있다. 진공 용기(16)에는 진공화용 펌프(17)가 장착되어 있다. 상기 펀치(14)는 진공 용기(16)의 상부에 마련한 유압 실린더(18)에 의해 구동된다. 상기 다이(11)의 내측에 다이 링(12)을 마련한 것은 가압 후에 강편이 빠지기 쉽도록 하기 위해서이다. 또한, 다이(11)의 내경은 직경 350 mm 정도이다. 또한, 실제로 고온 프레스를 수행할 때에는, 미끄러짐 운동 부위에 윤활재를 도포 또는 분무하도록 한다. 윤활재로서는 매우 우수한 윤활 성능을 갖는 BN(붕소 나이트라이드)을 사용할 수 있다. 또한, 상기에서는 한쪽 누르기법을 예시하고 있지만, 양 누르기법 또는 플로팅법을 사용할 수도 있다.
진공 고온 프레스를 수행하기 위해서는, 우선 다이(11) 내에 윤활재를 도포한 후에 예비 성형체(P)를 삽입하고, 그 위부터 펀치(14)를 세트한다. 다음에, 진공 용기(16) 내를 소정 압력까지 진공으로 만들고, 동시에 흑연 히터(15)에 의해 실내를 400℃ 내지 500℃까지 승온시킨다. 또한, 상기 온도 대역은 30분 내지 60분 유지하도록 하고, 가압은 200℃ 정도에서 개시하도록 한다. 그리고, 예비 성형체(P)를 가압소결한 후, 진공 용기(16) 내에서 다이(11)마다 꺼내어 상기 다이(11)로부터 강편(B)을 꺼낸다. 이 때, 강편(B)을 외측으로부터 압출하게 되지만, 다이 링(12)도 강편(B)과 함께 다소 압출되어 상기 강편(B)을 용이하게 꺼낼 수 있도록 작용한다. 꺼낸 강편(B)은 다음의 압출 공정(단계 S304)에서 압출되고, 인장 교정(단계 S305) 및 절단 공정(단계 S306)을 거쳐 최종 제품인 각형 파이프(1)가 된다.
이상, 이 각형 파이프(1)의 제조방법에 따르면, 캐닝을 생략하고 동시에 진공 고온 프레스를 사용하여 강편(B)을 성형하도록 했기 때문에, ① 캔 값을 절약할 수 있고, ② 캔 제거를 위한 절삭 공정(단계 S205)이 불필요해지며, 동시에 ③ 이에 부수된 제조 공정(단계 S207)을 생략할 수 있다. 이로 인해, 각형 파이프(1)를 효율적이면서 낮은 비용으로 제조할 수 있게 된다.
(실시예 4)
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 각형 파이프의 제조방법을 나타내는 플로우 차트이다. 이 각형 파이프(1)의 제조방법은, 동 도면에 도시한 바와 같이, 상기 캔 봉입 및 진공 가열 탈가스(단계 S203), HIP(단계 S204), 외삭 및 단면삭(단계 S205) 대신에, 방전 플라즈마 소결을 사용한 점에 특징이 있다(방전 플라즈마 소결 공정: 단계 S503). 방전 플라즈마 소결은 과도 아크 방전 현상의 불꽃 방전 에너지를 이용하여 가압 하에서 소결을 수행하는 것이다. 그 밖의 공정은 상기 실시예 1과 대략 같기 때문에 그 설명을 생략한다(단계 S501 내지 S502, S504 내지S506).
도 6은 이 각형 파이프의 제조방법에 사용하는 방전 플라즈마 소결 장치를 나타내는 구성도이다. 이 방전 플라즈마 소결 장치(20)는 그라파이트제의 다이(21), 상부 전극 및 하부 전극을 겸한 상하의 펀치(22, 23), 상하의 펀치(22, 23)에 펄스 전류를 공급하는 전원(24), 전원(24)을 제어하는 제어부(25), 다이(21) 및 펀치(22, 23)를 수용하는 진공 용기(29), 진공 용기(29) 내의 진공을 빼는 펌프(26), 및 펀치(22, 23)를 구동하는 유압 실린더(27, 28)로 구성된다. CIP에 의한 예비 성형체(P)는 다이(21) 및 펀치(22, 23)에 의해 형성한 성형실에 삽입된다.
방전 플라즈마 소결은 소결 에너지를 제어하기 쉬운 것, 취급이 용이한 점 등의 다양한 잇점이 있지만, 고속으로 소결할 수 있는 점이 이 제조방법에 있어서 중요하다. 즉, 상기 고온 프레스에서는, 예를 들면 소결 시간이 약 5시간인데 비해 방전 플라즈마 소결은 약 1시간이면 끝난다. 이로 인해, 고속 소결이 가능한 만큼 제조 시간을 단축화할 수 있다.
상기 방전 플라즈마 소결의 조건은 진공 용기(29) 내의 진공도는 10-2Torr이고, 약 10분동안 500℃까지 올린다. 그리고, 이 온도 영역을 10분 내지 30분 유지하고, 5 내지 10톤에서 가압한다. 상하의 펀치(22, 23) 사이에 펄스 전류를 인가하면 예비 성형체(P) 내에서 방전점이 이동하여 전체로 분산된다. 불꽃 방전의 부분에서는 국소적으로 고온 상태(100O℃ 내지 1000O℃)가 되어 입자간 접촉부가 점에서 면으로 성장하고, 넥을 형성하여 용착 상태가 된다. 이에 따라, 딱딱한 산화 피막을 형성하는 알루미늄계 재료라도 방전 플라즈마의 스팟터 작용에 의해 알루미늄 표면의 산화 피막을 파괴하기 때문에 강편을 용이하게 소결할 수 있다.
이상, 상기 각형 파이프(1)의 제조방법에 따르면, 고온 프레스를 사용하는 경우에 비해 소결 시간을 단축화할 수 있다. 또한, 방전 작용에 의해 알루미늄의 부동체 피막을 파괴하기 때문에 소결을 용이하게 수행할 수 있다. 캐닝의 생략에 따른 잇점에 대해서는 상기 실시예 2의 경우와 마찬가지다. 또한, 방전 플라즈마 소결 외에, 열 플라즈마 소결법을 사용할 수도 있다. 열 플라즈마 소결법은 초고온의 플라즈마열을 사용하여 무가압 소결을 수행하는 것이다. 또한, 통상의 방전 소결에 의해 제조할 수도 있다.
(실시예 5)
다음에, 사용완료 연료 집합체를 수용하는 랙은 상기 각형 파이프식 대신에 평판식으로 할 수도 있다. 도 7은 평판식 랙을 나타내는 사시도이다. 이 평판식 랙(60)에서는, 우선 상기 실시예 2 내지 4의 제조방법에 의해 제작한 강편을 압출함으로써 폭이 300 mm 내지 350 mm 정도인 판상 부재(61)를 성형한다. 계속해서, 각각의 판상 부재(61)에 복수의 슬릿(62)을 연설한다. 그리고, 이 판상 부재(61)를 슬릿(62) 부분에서 종횡 교대로 계합시켜 격자상 단면을 형성한다. 또한, 이 평판식 랙(60)의 경우, 상기 각형 파이프식에 비해 판 두께가 작아지기 때문에 Al에 분산시키는 B의 양을 많게 해 둔다. 이 평판식 랙은 캐스크 또는 사용완료 연료 풀의 랙 등에 사용할 수 있다.
(실시예 6)
상기 실시예 2 내지 4에서는, 각형 파이프(1)에 붕소를 분산시킴으로써 중성자 흡수능을 부여하고, 사용완료 연료 집합체가 임계가 되는 것을 방지하도록 하고 있다. 이 실시예 6에서는 각형 파이프(1)에 의하지 않고, 사용완료 연료 집합체로부터의 중성자를 흡수하는 환봉재를 성형한다. 환봉재(70)는 도 8에 나타내는 사용완료 연료 집합체(71)의 제어봉 클러스터 안내관(72)(또는 계측관) 내에 삽입한다. 이 환봉재(70)를 삽입함으로써 소정의 중성자 흡수능을 확보할 수 있기 때문에, 각형 파이프(1)에 다량의 붕소를 분산시킬 필요가 없어진다. 또한, 이 환봉재(70)의 제조에는 최종 압출 공정에 있어서의 다이의 형상이 다를 뿐이기 때문에, 상기 실시예 2 내지 4의 제조방법을 사용할 수 있다.
(실시예 7)
다음에, 상기 각형 파이프(1)의 구체적인 사용예에 대해 설명한다. 도 9는 캐스크를 나타내는 사시도이다. 도 10은 도 9에 나타낸 캐스크의 축방향 단면도이다. 도 11은 도 9에 나타낸 캐스크의 직경방향 단면도이다. 이 캐스크(100)는 몸통본체(101)의 공동(102) 내면을 바스켓(130)의 외주 형상에 맞춰 기계가공한 것이다.
몸통본체(101) 및 바닥판(104)은 γ선 차폐 기능을 갖는 탄소강제의 단조품이다. 또한, 탄소강 대신에 스테인레스 강을 사용할 수도 있다. 상기 몸통본체(101)와 바닥판(104)은 용접에 의해 결합한다. 또한, 내압 용기로서의 밀폐 성능을 확보하기 위해 제 1 덮개(110)와 몸통본체(101) 사이에 금속 가스켓을마련한다.
몸통본체(101)와 외부 원통(105) 사이에는 수소를 많이 함유한 고분자 재료로서 중성자 차폐 기능을 갖는 수지(106)가 충전되어 있다. 또한, 몸통본체(101)와 외부 원통(105) 사이에는 열전도를 행하는 복수의 동제 내부 핀(107)이 용접되어 있고, 상기 수지(106)는 이 중부 핀(107)에 의해 형성되는 공간에 유동 상태로 주입되어 냉각 고화된다. 또한, 내부 핀(107)은 방열을 균일하게 수행하기 위해 열량이 많은 부분에 높은 밀도로 마련하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 수지(106)와 외부 원통(105) 사이에는 수 mm의 열팽창 영역(108)이 마련되어 있다.
덮개 부분(109)은 제 1 덮개(110)와 제 2 덮개(111)에 의해 구성된다. 이 제 1 덮개(110)는 γ선을 차폐하는 스테인레스 강 또는 탄소강으로 이루어진 원반 형상이다. 또한, 제 2 덮개(111)도 스테인레스 강제 또는 탄소강제의 원반 형상이지만, 그 상면에는 중성자 차폐체로서 수지(112)가 봉입되어 있다. 제 1 덮개(110) 및 제 2 덮개(111)는 스테인레스제 또는 탄소강제의 볼트(113)에 의해 몸통본체(101)에 장착되어 있다. 또한, 제 1 덮개(110) 및 제 2 덮개(111)와 몸통본체(101) 사이에는 각각 금속 가스켓이 마련되어 내부의 밀봉성을 유지하고 있다. 또한, 덮개 부분(109)의 주위에는 수지(114)를 봉입한 보조 차폐체(115)가 마련되어 있다.
캐스크 본체(116)의 양측에는 캐스크(100)를 매달기 위한 트러니언(117)이 마련되어 있다. 또한, 도 9에서는, 보조 차폐체(115)를 마련한 것을 나타내었지만, 캐스크(100)의 반송 시에는 보조 차폐체(115)를 떼어내고 완충체(118)를 장착한다(도 10 참조). 완충체(118)는 스테인레스 강재에 의해 제조된 외부 원통(120) 내에 레드 우드재 등의 완충재(119)를 내장한 구조이다.
바스켓(130)은 사용완료 핵연료 집합체를 수용하는 셀(131)을 구성하는 69개의 각형 파이프(1)로 이루어진다. 이 각형 파이프(1)에는 상기 실시예 1 내지 5에 따른 제조방법에 의해 제조한 것을 사용한다. 도 12는 상기 각형 파이프의 삽입 방법을 나타내는 사시도이다. 상기 공정에 의해 제조한 각형 파이프(1)는 공동(102) 내의 가공 형상에 따라 순차적으로 삽입된다.
또한, 도 12 및 도 10에 도시한 바와 같이, 공동(102) 중 셀 수가 5개 또는 7개가 되는 각형 파이프열의 양측에는 각각 더미 파이프(133)가 삽입되어 있다. 이 더미 파이프(133)는 몸통본체(101)의 중량을 경감시키는 동시에 몸통본체(101)의 두께를 균일화하는 것, 각형 파이프(1)를 확실히 고정하는 것을 목적으로 한다. 이 더미 파이프(133)에도 붕소 함유 알루미늄 합금을 이용하여, 상기와 같은 공정에 의해 제작한다. 또한, 이 더미 파이프(1331)는 생략할 수도 있다.
캐스크(100)에 수용하는 사용완료 핵연료 집합체는 핵 분열성 물질 및 핵 분열 생성물 등을 포함하며, 방사선을 발생함과 동시에 붕괴열을 수반하기 때문에, 캐스크(100)의 제열 기능, 차폐 기능 및 임계 방지 기능을 저장 기간 중(60년 정도) 확실히 유지할 필요가 있다. 이 실시예 1에 따른 캐스크(100)에서는, 몸통본체(101)의 공동(102) 내를 기계가공하여 각형 파이프(1)로 구성한 바스켓(130)의 외측을 대략 밀착 상태(큰 간극 없음)로 삽입하도록 하고 있고, 또한 몸통본체(101)와 외부 원통(105) 사이에 내부 핀(107)을 마련하고 있다. 이로 인해, 연료봉으로부터의 열은 각형 파이프(1) 또는 충전한 헬륨 가스를 통해 몸통본체(101)에 전도하며, 주로 내부 핀(107)을 통해 외부 원통(105)으로부터 방출되게 된다.
또한, 사용완료 핵 연료 집합체로부터 발생하는 γ선은 탄소강 또는 스테인레스 강으로 이루어진 몸통본체(101), 외부 원통(105), 덮개 부분(109) 등에서 차폐된다. 또한, 중성자는 수지(106)에 의해 차폐되고, 방사선 업무 종사자에 대한 피폭 상의 영향을 없애도록 하고 있다. 구체적으로는, 표면 선당량율이 2 mSv/시간 이하, 표면으로부터 1 m의 선량 당량율이 1OO μSv/시간 이하가 되는 바와 같은 차폐 기능을 얻을 수 있도록 설계한다. 또한, 셀(131)을 구성하는 각형 파이프(1)에는 붕소 함유 알루미늄 합금을 사용하고 있기 때문에, 중성자를 흡수하여 임계에 달하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 캐스크(100)에 따르면, 몸통본체(101)의 공동(102) 내를 기계 가공하여 바스켓(130)의 외주를 구성하는 각형 파이프(1)를 대략 밀착 상태로 삽입하도록 했기 때문에, 각형 파이프와 공동과의 대면하는 면적이 넓어져서 각형 파이프(1)로부터의 열전도를 양호하게 할 수 있다. 또한, 공동(102) 내의 공간 영역을 없앨 수 있기 때문에, 각형 파이프(1)의 수용수가 같으면, 몸통본체(101)를 작으면서 경량으로 할 수 있다. 역으로, 몸통본체(101)의 외경을 바꾸지 않는 경우, 그 만큼 셀수를 확보할 수 있으므로, 사용완료 핵 연료 집합체의 수납수를 증가시킬 수 있다. 구체적으로 상기 캐스크(100)에서는, 사용완료 핵연료 집합체의 수용수를 69개로 할 수 있으면서, 캐스크 본체(116)의 외경을 2560 mm, 중량을 12O톤으로 억제할 수 있다.
(실시예 8)
계속해서, 상기 각형 파이프의 다른 사용예에 대해 설명한다. 도 13은 PWR용 사용완료 연료 풀을 나타내는 사시도이다. 이 사용완료 연료 풀(200)은 상기 실시예 2 내지 4에 의해 제조한 각형 파이프(1)를 복수 입설하여 그 상하 부분을 서포트판(201)에 의해 지지한 랙(202)을 구비하고 있다. 랙(202)은 철근 콘크리트제의 피트(203) 내에 설치되어 있고, 상기 피트(203) 내면은 피트수의 누설 방지를 위해 스테인레스 강판의 라이닝(204)에 의해 내측으로 뻗어 있다. 또한, 이 피트(203) 내는 상시 붕산수에 의해 채워져 있다. 이 사용완료 연료 풀(200)은 상기 각형 파이프(1)를 사용하여 구성하고 있기 때문에, 중성자 흡수능이 높고 또한 그 구조의 건전성을 확보할 수 있다. 이로 인해, 사용완료 연료 집합체가 임계에 달하는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
상기 실시예 1에 따른 알루미늄 복합 재료의 제조에 있어서는 Al 분말로써 JISA6N01 인 것을 사용하고, 그 평균 입경을 70 ㎛로 했다. B 화합물에는 평균 입경이 9 ㎛인 B4C 분말을 사용했다. 또한, 이 B4C 분말의 첨가량은 5 중량%로 했다. 이 B4C 입자는 Al 합금 중에 미세하게 분산함으로써 전위의 미끄러짐의 장해가 되어 강도를 향상시킨다. 다음에, 제 3 입자의 원료 분말에는 Al2O3, BN, SiC, ZrB2를 사용하고, 그 평균 입경 및 첨가량은 다음과 같이 설정하였다.
재질 평균 입경(㎛) 첨가량(질량%)
Al2O3 0.5 5
Al2O3 5 5
Al2O3 20 5
Al2O3 0.5 0.05
Al2O3 0.5 1
Al2O3 0.5 35
SIC 3 5
BN 3 5
ZrB2 3 5
또한, MA는 다음과 같은 조건에서 수행하였다. 또한, 도 14는 하기 조건에서 MA처리했을 때의, Al 합금을 나타내는 모식도이다. 동 도면에 있어서, 부호 (141)은 Al을, 부호 (142)는 B4C 입자를, 부호 (143)는 제 3 입자를 나타낸다.
회전수 볼 분위기
300RPM SUJ-23/8인치(17.5kgf) Ar(0.5l/분)
분말량 밀 조제 MA시간
600g/뱃치 에탄올:18cc(30cc/분말kg) 0.5시간1.0시간10.0시간
이렇게 해서 제조된 Al 합금 분말을 10% 염산으로 용해한 후, 미용해된 B4C 입자와 제 3 입자를 여과, 건조하여 전자 현미경으로 관찰하여 평균 입경을 구했다. 이 결과를 이하의 표에 나타낸다.
재질 평균 입경(㎛) 첨가량(질량%) MA후의 평균 입경(㎛)
Al2O3 0.5 5 0.3
Al2O3 5 5 1
Al2O3 20 5 13
Al2O3 0.5 0.05 0.4
Al2O3 0.5 1 0.3
Al2O3 0.5 35 0.3
SIC 3 5 1
BN 3 5 0.8
ZrB2 3 5 0.9
다음에, 상기 MA에 의해 제조한 Al 합금 분말을 이용하여 인장 강도 및 파단 신도를 측정했다. 우선, 그라파이트형에 MA 분말을 넣고, 진공을 뺀 상태에서 온도 500℃에서 가압 소결하여 직경 40 mm, 높이 40 mm의 성형체를 제조했다. 계속해서, 압출비를 25로 하고, 직경 40 mm을 직경 8 mm로까지 작게 하여, 이를 막대상 시험편으로 하였다. 그 후, 이 시험편을 200℃에서 100 시간 유지하고, 냉각 후, 시험편을 시험에 적합한 형상으로 가공했다. 인장 시험은 200℃의 온도 조건에서 수행하였다. 그 결과를 다음 표에 나타낸다. 또한, 시험편 3, 4, 6, 10은 비교용의 시험편으로 제작했다.
No 재질 평균 입경(㎛) 첨가량(질량%) MA후의 평균 입경(㎛) 인장강도(Mpa) 파단신도(%)
실시예 1 Al2O3 0.5 5 0.3 350 5
실시예 2 Al2O3 5 5 1 330 4
비교예 3 Al2O3 20 5 13 260 2
비교예 4 Al2O3 0.5 0.05 0.4 282 6
실시예 5 Al2O3 0.5 1 0.3 300 5.5
비교예 6 Al2O3 0.5 35 0.3 380 1
실시예 7 SiC 3 5 1 340 4
실시예 8 BN 3 5 0.8 320 5
실시예 9 ZrB2 3 5 0.9 335 4.5
비교예 10 첨가제없음 - - - 280 6
실험 결과, 제 3 입자를 첨가한 각 시험편 1, 2, 5, 7, 8, 9 모두 인장 강도에 대해 300 MPa 이상의 고강도를 얻을 수 있었다. 또한, 파단 강도에 대해서도 4% 이상의 바람직한 결과를 얻을 수 있었다. 이에 대해, 비교예인 시험편 3에서는 MA 후의 제 3 입자의 평균 입경이 13 ㎛로써, 이 경우에는 충분한 인장 강도를 얻을 수 없을 뿐더러, 제 3 입자를 첨가하지 않은 시험편 10보다 낮은 값이 나타내는 결과가 되었다. 또한, 시험편 3의 파단 신도에 대해서도 2% 정도여서 충분한 것을 얻을 수 없었다. 시험편 4에 대해서는, 제 3 입자의 첨가량을 0.05 중량%으로 했지만, 제 3 입자를 첨가하지 않은 시험편 10에 비해서도 인장 강도 및 파단 신도 모두 큰 변화는 없었다. 시험편 6에 대해서는 제 3 입자의 첨가량이 35 중량%이기 때문에, 충분한 인장 강도를 얻었음에도 불구하고, 파단 신도가 1%로 낮은 값이 되었다.
이상으로부터, 제 3 입자에 대해서는 B4C 입자에 의한 미끄러짐 억제 효과를촉진하는 효과가 있다고 생각되며, 그 첨가량을 0.1 내지 30 중량%의 범위로 하고, Al 매트릭스 중에 있어서의 제 3 입자의 평균 입경을 0.01 내지 10 ㎛로 함으로써 강도 및 파단 신도를 향상시킬 수 있음을 알았다. 또한, 산화물(시험편 1, 2, 5) 대신에 탄화물(시험편 7), 질화물(시험편 8), 산화물(시험편 9)을 제 3 입자로 사용했을 경우라도 강도 및 파단 신도를 향상시킬 수 있다는 것을 알았다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말(청구항 1)에서는, 기계적 합금화를 이용하여 중성자 흡수재 및 제 3 입자를 알루미늄 매트릭스에 분산시켰기 때문에 재료의 강도를 보다 크게 할 수 있다. 특히, 분산된 제 3 입자의 첨가량을 0.1 내지 30 중량%로 함으로써 바람직한 결과를 얻을 수 있다(청구항 2). 또한, 알루미늄 매트릭스 중에 있어서의 제 3 입자의 평균 입경이 0.01 내지 10 ㎛가 되도록 상기 제 3 입자를 첨가함으로써 더욱 바람직한 결과를 얻을 수 있다(청구항 3).
계속해서, 상기 알루미늄 복합 분말에 있어서는, 그 중성자 흡수재의 첨가량은 1 내지 20 중량%인 것이 바람직하고(청구항 4), 또한 상기 첨가하는 분말상 중성자 흡수재의 평균 입경은 0.01 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다(청구항 5). 이와 같이 하면, 필요한 인성을 얻을 수 있고, 동시에 강도의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 제조방법(청구항 6)에서는 Al 분말에 중성자 흡수재를 첨가하고, 또한 이에 더하여 산화물 등의 제 3 입자를 첨가하여, 이들 분말을 기계적 합금화시킴으로써 중성자 흡수재 및 제 3 입자를 Al 매트릭스에 균일하게 분산하였기 때문에, 매우 큰 강도를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 제조방법(청구항 7)에서는 산화피막을 알루미늄 분말의 표면에 형성해 두고, 기계적 합금화시킴으로써 이 산화피막을 박리·분쇄하여 알루미늄 매트릭스 중에 분산시킨다. 이와 같이 하면, 제 3 입자를 제조하는 시간을 생략할 수 있고, 동시에 제 3 입자의 첨가 공정을 생략할 수 있어 알루미늄 복합 분말의 제조를 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 재료(청구항 8)에서는, 소결체의 알루미늄 매트릭스 중에 중성자 흡수재, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 이루어진 제 3 원소를 함유시켰기 때문에 고강도의 복합 재료를 얻을 수 있다. 특히, 제 3 입자의 함량이 0.1 내지 30 중량%가 되도록 함으로써 바람직한 결과를 얻을 수 있고(청구항 9), 그 평균 입경이 0.01 내지 10 ㎛가 되도록 하면 더욱 바람직한 결과를 얻을 수 있다(청구항 10).
계속해서, 상기 알루미늄 복합 재료에 있어서는, 그 중성자 흡수재의 함량은 1 내지 20 중량%인 것(청구항 11), 첨가하는 분말상 중성자 흡수재의 평균 입경은 0.01 내지 100 ㎛인 것(청구항 12)에 의해 필요한 인성을 얻을 수 있고, 동시에 강도의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법(청구항 13)에서는, 알루미늄 분말, 중성자 흡수재 분말 및 제 3 입자를 혼합하고, 이 혼합분말을 예비 성형체로 하여 이 예비 성형체를 캐닝한 후 소결화도록 했다. 이로 인해, 고품질이면서 고강도의 사용완료 연료 저장 부재를 제조할 수 있다. 또한, 상기 소결을 고온 프레스 또는 HIP에 의해 수행함으로써 더욱 고품질이면서 고강도의 사용완료 연료 저장 부재를 제조할 수 있다(청구항 14).
또한, 본 발명에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법(청구항 15)에서는, 캐닝을 생략하여 상압 소결 또는 진공 소결하도록 했기 때문에 외삭 등의 기계가공이 불필요해져서 그 만큼 제조 공정을 간략화할 수 있다. 이 결과, 사용완료 연료 저장 부재를 매우 저렴하게 제조할 수 있다. 또한, 상기 소결을 진공 고온 프레스에 의해 행함으로써 저렴하고 고품질의 사용완료 연료 저장 부재를 제조할 수 있다(청구항 16).
또한, 본 발명에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법(청구항 17)에서는, 예비 성형체를 방전 소결하도록 했기 때문에 단시간에 소결이 완료된다. 이로 인해, 제조 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 방전 소결로써 방전 플라즈마 소결을 사용함으로써 소결성이 양호해지고, 고품질의 강편을 저비용으로 얻을 수 있다(청구항 18).
또한, 본 발명에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법(청구항 19 및 20)에서는, 상기 방법에 의해 제조한 강편을 압출함으로써 사용완료 연료 저장 부재인 각형 파이프 또는 막대체를 용이하게 제조할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법(청구항 21)에서는, 기계적 합금화를 이용하여 분쇄시킨 중성자 흡수재 및 제 3 입자를 알루미늄 분말에 문질러 발라지도록 분산시켰다. 이로 인해, 소결시의 응집을 방지할 수 있어서, 이를 이용하여 제조한 사용완료 연료 저장 부재의 성분은 균질하게 되어 기계적 강도를 향상할 수 있다.

Claims (21)

  1. 기계적 합금화에 의해 분쇄시킨 중성자 흡수재, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 이루어진 제 3 입자를 상기 기계적 합금화를 이용하여 알루미늄 매트릭스에 분산시킨 알루미늄 복합 분말.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 3 입자의 첨가량이 0.1 중량% 내지 30 중량%인 알루미늄 복합 분말.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    알루미늄 매트릭스에서 제 3 입자의 평균 입경이 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛인 알루미늄 복합 분말.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    중성자 흡수재의 첨가량이 1 중량% 내지 20 중량%인 알루미늄 복합 분말.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    첨가하는 분말상의 중성자 흡수재의 평균 입경이 0.01 ㎛ 내지 100 ㎛인 알루미늄 복합 분말.
  6. 매트릭스재로서의 알루미늄 분말, 중성자 흡수재, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 이루어진 제 3 입자를 혼합하는 단계, 및
    상기 혼합 분말을 기계적 합금화시킴으로써 분쇄시킨 중성자 흡수재 및 제 3 입자를 알루미늄 매트릭스에 분산시키는 단계를 포함하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    알루미늄 분말의 표면에 예비 산화피막을 형성하는 단계, 및
    기계적 합금화시킴으로써 상기 알루미늄 분말의 표면에 형성된 산화피막을 산화물로서 복합 분말에 혼입시키는 단계를 포함하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
  8. 알루미늄 매트릭스 중에 중성자 흡수재, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 이루어진 제 3 원소를 함유하는 알루미늄 복합 재료.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 3 입자의 함량이 0.1 중량% 내지 30 중량%인 알루미늄 복합 재료.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    알루미늄 매트릭스에서 제 3 입자의 평균 입경이 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛인 알루미늄 복합 재료.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    중성자 흡수재의 함량이 1 중량% 내지 20 중량%인 알루미늄 복합 재료.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    첨가하는 분말상 중성자 흡수재의 평균 입경이 0.01 ㎛ 내지 100 ㎛인 알루미늄 복합 재료.
  13. 사용완료 연료의 저장에 이용하는 부재를 제조하는 방법에 있어서,
    알루미늄 분말, 중성자 흡수재 분말, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물을 포함하는 제 3 원소를 혼합하는 단계,
    상기 혼합 분말을 예비성형하는 단계,
    상기 예비 성형체를 캐닝(canning)하는 단계, 및
    캐닝한 예비 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    고온 프레스 또는 열간 정수압 형성법으로 소결시키는 것을 추가로 포함하는 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법.
  15. 사용완료 연료의 저장에 이용하는 부재를 제조하는 방법에 있어서,
    알루미늄 분말, 중성자 흡수재 분말, 및 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 이루어진 제 3 원소를 혼합하는 단계, 및
    상기 혼합 분말을 상압 소결 또는 진공 소결하는 단계를 포함하는 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    진공 고온 프레스로 소결시키는 것을 추가로 포함하는 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법.
  17. 사용완료 연료의 저장에 이용하는 부재를 제조하는 방법에 있어서,
    알루미늄 분말과 중성자 흡수재 분말을 혼합하는 단계,
    냉간 정수압 성형법에 의해 예비 성형체를 성형하는 단계, 및
    예비 성형체를 방전 소결하는 단계를 포함하는 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    방전 소결이 방전 플라즈마 소결에 의해 수행되는 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법.
  19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각형 파이프 또는 각형 파이프를 구성하는 판재를 압출 성형하는 단계를 추가로 포함하는 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법.
  20. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용완료 연료의 안내관에 삽입되는 막대체를 압출 성형하는 단계를 추가로 포함하는 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법.
  21. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 단계가 추가로 기계적 합금화에 의해 수행되는 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법.
KR10-2001-0042120A 2000-07-12 2001-07-12 알루미늄 복합 분말 및 그의 제조방법, 알루미늄 복합 재료 및 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법 KR100439386B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2000-00211887 2000-07-12
JP2000211887A JP3207841B1 (ja) 2000-07-12 2000-07-12 アルミニウム複合粉末およびその製造方法、アルミニウム複合材料、使用済み燃料貯蔵部材およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020006492A true KR20020006492A (ko) 2002-01-19
KR100439386B1 KR100439386B1 (ko) 2004-07-09

Family

ID=18707911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0042120A KR100439386B1 (ko) 2000-07-12 2001-07-12 알루미늄 복합 분말 및 그의 제조방법, 알루미늄 복합 재료 및 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6726741B2 (ko)
EP (1) EP1172449B1 (ko)
JP (1) JP3207841B1 (ko)
KR (1) KR100439386B1 (ko)
AT (1) ATE302859T1 (ko)
DE (1) DE60112853T2 (ko)
ES (1) ES2244566T3 (ko)
TW (1) TW497104B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100711833B1 (ko) * 2006-01-04 2007-05-02 한국생산기술연구원 나노 구조 코팅용 타겟 제조공정 및 그 제품
CN110814338A (zh) * 2019-12-02 2020-02-21 株洲硬质合金集团有限公司 一种复杂形状大型硬质合金耐磨块的制备方法

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6890861B1 (en) * 2000-06-30 2005-05-10 Lam Research Corporation Semiconductor processing equipment having improved particle performance
JP3411911B2 (ja) * 2001-03-29 2003-06-03 三菱重工業株式会社 使用済み燃料収納用角パイプ、バスケットおよび使用済み燃料収納容器
JP3553520B2 (ja) * 2001-04-19 2004-08-11 三菱重工業株式会社 放射性物質貯蔵部材の製造方法および押出成形用ビレット
US7096600B2 (en) * 2002-12-13 2006-08-29 Holtec International, Inc. Forced gas flow canister dehydration
KR100495881B1 (ko) * 2003-01-24 2005-06-16 한국야금 주식회사 방전 플라스마 소결법에 의한 알루미늄 마그네슘보라이드의 제조 방법
US20070064860A1 (en) * 2003-05-13 2007-03-22 Hitachi Zosen Corporation Aluminum-based neutron absorber and method for production thereof
US7288133B1 (en) * 2004-02-06 2007-10-30 Dwa Technologies, Inc. Three-phase nanocomposite
KR20070024535A (ko) * 2004-04-22 2007-03-02 알칸 인터내셔널 리미티드 붕소함유 알루미늄 재료에 의한 중성자 흡수 방법
US20090208362A1 (en) * 2005-11-23 2009-08-20 Dwa Technologies, Inc. High elevated temperature strength nano aluminum-matrix-composite alloy and the method to make the same
US8323373B2 (en) 2006-10-27 2012-12-04 Nanotec Metals, Inc. Atomized picoscale composite aluminum alloy and method thereof
EP1956107B1 (en) * 2007-01-31 2019-06-26 Nippon Light Metal Company, Ltd. Aluminum powder alloy composite material for absorbing neutrons, process of production thereof and basket made thereof
CN101960534B (zh) * 2007-10-29 2014-08-20 霍尔泰克国际股份有限公司 用于支持放射性燃料组件的设备
US8379334B2 (en) 2008-06-17 2013-02-19 Konica Minolta Opto, Inc. Lens driving device and camera unit
GB201007041D0 (en) * 2010-04-27 2010-06-09 Aerospace Metal Composites Ltd Composite metal
CN101916602B (zh) * 2010-07-13 2012-08-22 浙江博凡动力装备有限公司 乏燃料贮存装置
CN101916603B (zh) * 2010-07-13 2012-12-12 浙江博凡动力装备有限公司 乏燃料贮存套管及其制造方法
JP5926256B2 (ja) * 2010-07-30 2016-05-25 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 熱間加圧焼結装置及びこれに使用する加圧部材
RU2498428C1 (ru) * 2012-07-24 2013-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") Контейнер для горячего изостатического прессования заготовок стержней топливного сердечника керметного твэла ядерного реактора
AU2014284083B2 (en) 2013-06-19 2018-05-17 Rio Tinto Alcan International Limited Aluminum alloy composition with improved elevated temperature mechanical properties
WO2015025805A1 (ja) * 2013-08-23 2015-02-26 日本軽金属株式会社 アルミニウム複合材、及びアルミニウム複合材の製造方法
CN104190914B (zh) * 2014-08-21 2015-05-20 太原理工大学 一种防护X、γ射线和中子辐射的硼铅铝复合板的制备方法
RU2679020C2 (ru) * 2017-06-09 2019-02-05 Александр Викторович Калмыков Нейтронно-поглощающий алюмоматричный композитный материал, содержащий гадолиний, и способ его получения
JP6918624B2 (ja) * 2017-08-08 2021-08-11 日立造船株式会社 キャスクおよび中性子遮蔽部の作製方法
CN108735315B (zh) * 2018-06-04 2024-05-14 江苏核电有限公司 一种vver乏燃料组件贮存栅元及制造方法
US11951545B2 (en) 2019-04-12 2024-04-09 Materion Corporation Moderated nuclear cask composite
CN113345615B (zh) * 2021-05-31 2022-12-27 中国工程物理研究院材料研究所 一种石蜡/碳化硼中子防护复合材料及制备方法
KR102605561B1 (ko) * 2021-11-29 2023-11-27 한국생산기술연구원 캐닝 프리 열간 등방압 가압 분말야금 방법
CN115652124A (zh) * 2022-10-31 2023-01-31 中科复材(滨州)新材料有限公司 一种低成本制备颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的方法
CN117049880A (zh) * 2023-08-14 2023-11-14 西安交通大学 乏燃料屏蔽材料用高熵碳化物陶瓷及其制备方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH410436A (de) 1960-10-26 1966-03-31 Zentralinstitut Fuer Kernphysi Verfahren zur Herstellung warmfester und gleichzeitig korrosionsbeständiger Aluminiumsinterwerkstoffe
US4213883A (en) * 1977-12-30 1980-07-22 The Carborundum Company Method for manufacture of neutron absorbing articles
US4826630A (en) * 1981-12-28 1989-05-02 Westinghouse Electric Corp. Burnable neutron absorbers
US4566989A (en) * 1982-02-26 1986-01-28 Westinghouse Electric Corp. Burnable neutron absorbers
JPS5996242A (ja) 1982-11-24 1984-06-02 Showa Alum Ind Kk アルミニウム合金焼結体およびその製造方法
US4557893A (en) * 1983-06-24 1985-12-10 Inco Selective Surfaces, Inc. Process for producing composite material by milling the metal to 50% saturation hardness then co-milling with the hard phase
US4836982A (en) * 1984-10-19 1989-06-06 Martin Marietta Corporation Rapid solidification of metal-second phase composites
JPS61235523A (ja) 1985-04-11 1986-10-20 Kobe Steel Ltd Ａ１−ｂ系合金の製造方法
US4605440A (en) 1985-05-06 1986-08-12 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Boron-carbide-aluminum and boron-carbide-reactive metal cermets
CA1256457A (en) * 1985-05-20 1989-06-27 Michel Chevigne Production of reaction-sintered articles and reaction- sintered articles
EP0225226B1 (en) * 1985-10-25 1990-03-14 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Aluminum alloy with superior thermal neutron absorptivity
GB8713449D0 (en) * 1987-06-09 1987-07-15 Alcan Int Ltd Aluminium alloy composites
JPH01208446A (ja) 1988-02-17 1989-08-22 Hitachi Zosen Corp 中性子吸収性アルミニウム材料
US4834810A (en) 1988-05-06 1989-05-30 Inco Alloys International, Inc. High modulus A1 alloys
US5006417A (en) * 1988-06-09 1991-04-09 Advanced Composite Materials Corporation Ternary metal matrix composite
US4923532A (en) * 1988-09-12 1990-05-08 Allied-Signal Inc. Heat treatment for aluminum-lithium based metal matrix composites
JPH0382732A (ja) 1989-08-28 1991-04-08 Eagle Ind Co Ltd アルミニウム合金焼結物およびその製造方法
US5045278A (en) * 1989-11-09 1991-09-03 Allied-Signal Inc. Dual processing of aluminum base metal matrix composites
FR2683667B1 (fr) 1991-11-08 1994-01-07 Commissariat A Energie Atomique Assemblage de combustible nucleaire a dispositif de securite passif integre.
DE4308612C2 (de) 1993-03-18 1999-01-07 Erbsloeh Ag Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs mit hoher Warmfestigkeit aus einer Legierung auf Aluminium-Basis und Verwendung des so hergestellten Werkstoffs
US5561829A (en) * 1993-07-22 1996-10-01 Aluminum Company Of America Method of producing structural metal matrix composite products from a blend of powders
DE69513015T2 (de) * 1994-03-10 2000-05-25 Nippon Steel Corp Eine Legierung aus Titan-Aluminium intermetallische Verbindungen mit guten Hochtemperatureigenschaften und einem Verfahren zu deren Herstellung
US5624475A (en) * 1994-12-02 1997-04-29 Scm Metal Products, Inc. Copper based neutron absorbing material for nuclear waste containers and method for making same
JP3419582B2 (ja) 1995-03-22 2003-06-23 ワイケイケイ株式会社 高強度アルミニウム基複合材料の製造方法
US5700962A (en) * 1996-07-01 1997-12-23 Alyn Corporation Metal matrix compositions for neutron shielding applications
JPH10195567A (ja) 1996-12-27 1998-07-28 Ykk Corp 自己潤滑性アルミニウム基複合材料及びその製造方法
JP3122436B1 (ja) 1999-09-09 2001-01-09 三菱重工業株式会社 アルミニウム複合材およびその製造方法、並びにそれを用いたバスケットおよびキャスク

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100711833B1 (ko) * 2006-01-04 2007-05-02 한국생산기술연구원 나노 구조 코팅용 타겟 제조공정 및 그 제품
CN110814338A (zh) * 2019-12-02 2020-02-21 株洲硬质合金集团有限公司 一种复杂形状大型硬质合金耐磨块的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE60112853T2 (de) 2006-06-22
ATE302859T1 (de) 2005-09-15
JP2002022880A (ja) 2002-01-23
KR100439386B1 (ko) 2004-07-09
US6726741B2 (en) 2004-04-27
JP3207841B1 (ja) 2001-09-10
ES2244566T3 (es) 2005-12-16
US20020021779A1 (en) 2002-02-21
EP1172449B1 (en) 2005-08-24
EP1172449A1 (en) 2002-01-16
DE60112853D1 (de) 2005-09-29
TW497104B (en) 2002-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100439386B1 (ko) 알루미늄 복합 분말 및 그의 제조방법, 알루미늄 복합 재료 및 사용완료 연료 저장 부재의 제조방법
JP3207833B2 (ja) 使用済み燃料貯蔵部材の製造方法および混合粉末
US20060057013A1 (en) Method of manufacturing a radioactive-substance storage member, billet for use in extrusion of the same, and square pipe
US5965829A (en) Radiation absorbing refractory composition
KR100422208B1 (ko) 알루미늄 복합재 및 그 제조 방법과 그것을 이용한 바스켓및 캐스크
JP4461080B2 (ja) 中性子吸収用アルミニウム粉末合金複合材及びその製造方法並びにそれで製造されたバスケット
EP1632955A1 (en) Aluminum based neutron absorber and method for production thereof
CN109402477B (zh) 屏蔽高剂量γ射线和热中子的铝基复合材料及制备方法
JP2006316321A (ja) 中性子吸収用アルミニウム粉末合金複合材及びその製造方法並びにそれで製造されたバスケット
CN102110484B (zh) 一种乏燃料贮运用B4C-Al中子吸收板的制备方法
EP1956107B1 (en) Aluminum powder alloy composite material for absorbing neutrons, process of production thereof and basket made thereof
CN110527887B (zh) 一种屏蔽中子和伽马射线的硼钨铝复合材料及其制备方法
JP3207840B1 (ja) アルミニウム合金材およびその製造方法、それを用いたバスケットおよびキャスク
JP7112275B2 (ja) アルミニウム合金材料、アルミニウム合金材料の製造方法、キャスク用バスケット及びキャスク
KR100458422B1 (ko) 사용 후 연료 저장부재의 제조 방법 및 사용 후 연료 저장부재용의 혼합 분말
JP2003053423A (ja) 使用済み核燃料集合体収納用バスケットの製造方法及び押出しダイスの表面処理方法
JP2003322698A (ja) 使用済み燃料集合体収納用バスケット及びこれを構成するためのエレメント
JP2003121590A (ja) アルミニウム基複合材料およびその製造方法、それを用いた複合体製品
JP2004212063A (ja) 放射性物質貯蔵用構造強度材及び放射線遮蔽材、並びにこれらの熱間成形用ビレット
JP2004125523A (ja) 放射性物質貯蔵用構造強度材及びその製造方法、並びに押出成形用ビレット
JP2002537565A (ja) 酸化物基材の核燃料要素の製造方法および酸化物基材の核燃料要素に焼結されるように適合された物質
CN115491530A (zh) 一种含钆不锈钢中子吸收复合板及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130531

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140603

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150601

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee