WO2013175988A1 - ボロン含有アルミニウム板材の製造方法 - Google Patents

ボロン含有アルミニウム板材の製造方法 Download PDF

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cast
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石田　斉
隆太郎 和田
千修 棗
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株式会社神戸製鋼所
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    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/34—Disposal of solid waste
    • G21F9/36—Disposal of solid waste by packaging; by baling

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a boron-containing aluminum sheet.
  • boron is also referred to as “boron” or “B”.
  • SF spent nuclear fuel
  • a melting / casting method In order to produce a boron-containing aluminum alloy, a melting / casting method has been conventionally used. As this melting / casting method, powdered boron is added to an aluminum alloy ingot and melted / casted (hereinafter referred to as “the former melting / casting method”), or KBF in molten aluminum. There is a method in which a boron fluoride such as 4 is added together with a catalyst to produce an aluminum-boron intermediate alloy and then cast with the boron concentration adjusted (hereinafter referred to as “the latter melting / casting method”). The ingot thus cast is formed into a plate material by rolling or extrusion.
  • boron concentrated boron in which the concentration of a boron isotope having a mass number of 10 (hereinafter referred to as “B-10”) that absorbs thermal neutrons is inevitably required.
  • B-10 concentration of a boron isotope having a mass number of 10
  • an aluminum-based composite material including a ceramic skeleton containing an aluminum or aluminum alloy matrix and a neutron absorber such as a boron compound, and a technique for producing the same (see Patent Document 2).
  • the ceramic skeleton disclosed in Patent Document 2 is a slurry in which a ceramic aluminum borate whisker or short fiber containing boron compound particles is mixed, and the slurry is dehydrated and pressurized, and then sintered to obtain a porous product. It is a reformed product.
  • the aluminum-based composite material is produced by highly impregnating a porous preformed ceramic skeleton with a molten aluminum or aluminum alloy and casting and solidifying it into a matrix.
  • Patent Documents 1 and 2 have the following problems.
  • Patent Document 2 describes that boron compounds such as boron, boron nitride, and boron oxide may be used as the neutron absorbing material, the content of boron with an industrially excellent neutron absorbing ability is high. In view of the fact that it is stable up to a high temperature, boron carbide (B 4 C) is recommended. However, when this B 4 C is used, the cost becomes high. Further, it is described that non-pressure casting may be used as a method for impregnating a porous preformed ceramic skeleton with aluminum. However, in non-pressure casting, molten aluminum between boron compounds contained in the ceramic skeleton is described. Insufficient penetration may cause defects such as holes in the molded body after casting.
  • the object of the invention is to use inexpensive natural boron-containing alloy particles (hereinafter simply referred to as “boron-containing alloy particles”), but has a high boron content with neutron absorption capability and uniformity within the plate surface. It is an object of the present invention to provide a method for producing a boron-containing aluminum sheet that can achieve a good boron distribution at a low cost.
  • boron-containing alloy particles inexpensive natural boron-containing alloy particles
  • the invention according to claim 1 of the present invention provides: A laying step of laminating boron-containing alloy particles containing boride particles having a boron content of 5% by mass or more on a bottom plate of aluminum or aluminum alloy placed in a container; A preheating step of placing a tundish for controlling the amount of pouring on the upper part of the container after the laying process, and preheating the container and the tundish at 300 ° C. or more and 500 ° C. or less; By pouring molten aluminum or molten aluminum alloy (hereinafter referred to as “Al molten metal”) of 580 ° C. or more and 900 ° C.
  • Al molten metal molten aluminum or molten aluminum alloy
  • the invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
  • the boride particles include at least one selected from the group consisting of Al—B alloy, Ca—B alloy, Si—B alloy, Fe—B alloy, MnB alloy, and Mo—B alloy. To do.
  • the invention according to claim 3 is the invention according to claim 2,
  • the Al—B alloy is at least one of AlB 12 and AlB 2 .
  • the invention according to claim 4 is the invention according to claim 1,
  • the boride particles are characterized by comprising first boride particles having a boron content of 60% by mass or more and second boride particles having a boron content of 5% by mass or more and less than 60% by mass.
  • the invention according to claim 5 is the invention according to claim 4,
  • the boride particles are selected from the group consisting of at least one or more kinds of first boride particles selected from the group consisting of AlB 12 , CaB 6 and SiB 6 and FeB, MnB 2 , Fe 2 B and AlB 2. It is characterized by comprising at least one kind of second boride particles and inevitable impurity particles.
  • the invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 or 5,
  • the ratio of the first boride particles in the boride particles is 50% by mass or more.
  • the invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 5,
  • the boron-containing alloy particles have a particle size of 15 mm or less (excluding zero).
  • the invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 5,
  • the molten aluminum alloy is at least one type of casting aluminum alloy selected from the group consisting of Al—Si, Al—Cu, and Al—Mg.
  • total cast-in board thickness is 5 mm or more and 50 mm or less
  • the thickness of the bottom plate is 1 / th of the total thickness of the cast-in board. 5 to 1/3
  • the boron-containing alloy particle layer has a thickness of 1/3 to 3/5 of the total thickness of the cast-in plate.
  • the invention according to claim 10 is the invention according to any one of claims 1 to 5, It is characterized by having a plate thickness adjusting step for adjusting the plate thickness by chamfering or forging after the cutting step.
  • the invention according to claim 11 is the invention according to any one of claims 1 to 5, After the cutting step, a rolling process step for obtaining a cast-in plate having a thinner thickness is provided.
  • the invention according to claim 12 is the invention according to any one of claims 1 to 5, A rolling process for obtaining a mold material having a predetermined shape is provided after the cutting process.
  • the invention according to claim 13 is the invention according to any one of claims 1 to 5, It has the press work process for obtaining the forging material of a predetermined shape after the said cutting process.
  • the method for producing a boron-containing aluminum plate according to the present invention includes boron containing boron particles having a boron content of 5% by mass or more on the bottom plate of aluminum or aluminum alloy placed in a container.
  • a laying process in which alloy particles are spread in layers, a preheating process in which a tundish for controlling the amount of pouring is placed on the upper part of the container after the laying process, and both the container and the tundish are preheated at 300 ° C. or more and 500 ° C. or less, By pouring Al molten metal of 580 ° C. or higher and 900 ° C.
  • the boron-containing alloy particle layer in the container preheated in the preheating step is also cast with the Al molten metal.
  • a casting process for manufacturing a cast-in-place plate of a predetermined thickness, and a shrinkage nest generated in a hot-water supply portion at the upper part of the cast-in board manufactured in the casting process are cut out. Characterized in that comprises a dividing step.
  • the method for producing a boron-containing aluminum sheet according to the present invention is as follows.
  • the boron-containing alloy particle layer in the container preheated in the preheating step is cast with the Al molten metal.
  • the present invention can achieve a boron distribution with a high boron content with neutron absorption capability and good uniformity at low cost while using inexpensive boron-containing alloy particles. is there.
  • the present inventors can realize a boron distribution with a high boron content with neutron absorption capability and good uniformity in the plate surface at low cost while using inexpensive boron-containing alloy particles. I have studied earnestly.
  • the object can be achieved as long as it has the above-described filling process, preheating process, casting process and cutting process (for details, see FIG. 1 below).
  • FIG. 1 is a schematic diagram for chronologically explaining a process of a method for producing a boron-containing aluminum plate material according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a diagram of aluminum or an aluminum alloy placed in a container 1. A group consisting of Al-B alloy, Ca-B alloy, Si-B alloy, Fe-B alloy, Mn-B alloy and Mo-B alloy, which are metal compounds containing 5 mass% or more of boron on the bottom plate 2 The figure which shows the filling process which spreads at least 1 or more types of boron containing alloy particle
  • the tundish 6 for pouring amount control is placed on the top of the container 1 and further covered with a lid 8 with an open / close door 7, and the container 1 and the tundish 6 are both at 300 ° C.
  • Preheating at 500 ° C or lower (C) is a diagram showing a preheating process, and (c) is similar to the preheating by pouring Al molten metal 10 of 580 ° C. or more and 900 ° C. or less from the ladle 9 into the tundish 6 preheated in the preheating process shown in (b).
  • FIG. 1 (d) is a view showing a casting process for producing the extracted plate in the upper stage of FIG. 1 (d), and FIG. 4 (d) is a hot water at the upper part of the cast-in board 14 produced in the casting process shown in (c). It is a figure which shows the excision process of excising the shrinkage nest 13 which generate
  • FIG. 1 (d) is a view showing a casting process for producing the extracted plate in the upper stage of FIG. 1 (d)
  • FIG. 4 (d) is a hot water at the upper part of the cast-in board 14 produced in the casting process shown in (c). It is a figure which shows the excision process of excising the shrinkage nest 13 which generate
  • the boron-containing alloy particles 3 are alloy particles containing natural boron that have not been concentrated. Therefore, this natural boron contains about 20% B-10 in the natural abundance ratio. In consideration of at least the point of aiming at a concentration of B-10 or more contained in a boron-containing aluminum plate produced by a conventional manufacturing method, this boron-containing alloy particle 3 has a neutron absorption function and contains boron. It is necessary to contain boride particles in an amount of 5% by mass or more.
  • the boride particles include at least one selected from the group consisting of Al—B alloy, Ca—B alloy, Si—B alloy, FeB alloy, Mn—B alloy and Mo—B alloy. Is preferred.
  • the Al—B alloy is at least one of AlB 12 and AlB 2 .
  • the first boride particles having a high B-10 content that is, the boron content is 60% by mass or more
  • the B-10 content being lower than that of the first boride particles.
  • a configuration comprising second boride particles that is, a boron content of 5 mass% or more and less than 60 mass%) is also conceivable.
  • At least one kind of particles selected from the group consisting of AlB 12 , CaB 6 and SiB 6 can be used as the first boride particles.
  • various inevitable impurity particles are produced depending on the selection of the first boride particles and the second boride particles, but the amount is preferably suppressed to 10% by mass or less.
  • the inevitable impurity particles include composite borides such as Mn 2 AlB 2 and oxides such as Al 2 O 3 , MnO 2 , FeO, B 2 O 3 , CaO, and SiO 2 .
  • a small amount of B 4 C particles may be contained as the first boride particles to such an extent that the wettability with the aluminum alloy poured as the boron-containing aluminum material is not adversely affected.
  • the B-10 content of the boron-containing aluminum material is improved mainly by the first boride particles and the second boride particles.
  • the neutron absorption function of the boron-containing aluminum material is imparted mainly by the first boride particles and by extension the second boride particles.
  • the proportion of the first boride particles in the boron-containing alloy particles 3 is preferably 50% by mass or more.
  • first boride particles and the second boride particles can be appropriately combined as the boron-containing alloy particles 3, the degree of the neutron absorption function can be adjusted in a wide range.
  • Boron particles contained in the boron-containing alloy particles 3 are FeB, Fe 2 B as the Fe—B alloy, MnB 2 as the Mn—B alloy, Mo—B alloy, AlB 12 as the Al—B alloy, and AlB. 2, SiB 6 as CaB 6, SiB alloy as CaB alloy is pouring to aluminum alloy (later, Al melt 10 illustrated in FIG. 1 (c) to be described) higher melting point than, This is desirable because the boron-containing alloy particles 3 are not dissolved by casting.
  • These boron-containing alloys may be not only binary alloys but also multi-element alloys, and the lower limit of the boron concentration in the alloy is at least 5% by mass B necessary to ensure a concentration of B-10 or more by the conventional method.
  • the upper limit of the boron concentration is 70% by mass B considering that the boron-containing alloy is practically obtainable.
  • the boron-containing alloy particles 3 are preferable from the viewpoint that the wettability with the Al molten metal 10 is relatively good and the Al molten metal 10 easily penetrates between the boron-containing alloy particles 3.
  • the boron-containing alloy is already commercially available for producing alloy steel, and is preferable because it can be obtained without being as expensive as boron carbide (B 4 C).
  • the particle diameter of the boron-containing alloy particles 3 those having a diameter of 15 mm or less (however, not including zero) can be used.
  • the particle size was measured by a laser diffraction scattering method. Further, in the case of the boron-containing alloy particles 3 having a particle size of less than 5 mm (excluding zero), the Al molten metal 10 hardly penetrates between the boron-containing alloy particles 3, and the boron-containing alloy particles 3 are caused by casting flow. Since it is easy to stir, it is more preferable to process the boron-containing alloy particles 3 into a highly filled plate-shaped preform by binder or sintering to form a uniform layer of boron-containing alloy particles 3.
  • the Al molten metal 10 can easily penetrate between the boron-containing alloy particles 3 even if the boron-containing alloy particles 3 are simply arranged in layers, and the boron-containing alloy particles Since 95% or more of the voids between the particles 3 can be filled with the molten Al 10, it is most preferable.
  • the thickness of the cast-in plate 15 shown in the lower part of FIG. It becomes too thick and is not suitable as a material for cask or canister.
  • the reason for using the tundish 6 is to make it possible to evenly pour the molten Al 10 into the boron-containing alloy particles 3 spread in layers on the bottom plate 2. Thereby, the nonuniformity by casting is eliminated. Moreover, it is preferable to preheat both the container 1 and the tundish 6 at 300 ° C. or more and 500 ° C. or less. This is because at a preheating temperature of less than 300 ° C., the Al molten metal 10 is solidified immediately after pouring the molten Al 10, and the Al molten metal 10 cannot sufficiently penetrate between the boron-containing alloy particles 3. Further, if the preheating temperature is 300 ° C.
  • the Al molten metal 10 can be sufficiently permeated between the boron-containing alloy particles 3, but if the preheating temperature exceeds 500 ° C., the operability at the time of producing a large plate material is improved. This is because it gets worse.
  • the Al molten metal 10 is preferably 580 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. The reason is that the melting point of the Al—Si alloy is lowest at 580 ° C., and if it is lower than 580 ° C., the Al molten metal 10 is solidified immediately after pouring, and the Al molten metal 10 is boron-containing alloy particles. This is because there is a case where it does not penetrate between 3. Moreover, if it is 580 degreeC or more, the Al molten metal 10 can fully osmose
  • the molten aluminum alloy as the Al molten metal 10 it is possible to use at least one type of casting aluminum alloy selected from the group consisting of Al—Si, Al—Cu, and Al—Mg. .
  • Such an aluminum alloy for casting is suitable for casting a thin wall because it has excellent permeability to the boron-containing alloy particles 3.
  • an Al—Si alloy is more desirable when casting a thin wall because it is an alloy having high hot water flow and fluidity.
  • the shrinkage nest 13 (shown in the upper part of FIG. 1 (d)) always occurs due to the solidification shrinkage. Therefore, the amount of molten Al is 10 mm to 15 mm thicker than the total thickness (the total thickness of the cast-in plate) of the cast-in plate 15 (shown in the lower part of FIG. 1D) after the shrinkage cavity 13 is cut off. 10 is poured (poured) to cast a layer of boron-containing alloy particles 3 with Al molten metal 10, and after the casting process, casting of a predetermined thickness as shown in the upper part of FIG. Manufacture so that round board 14 is obtained.
  • produces in the hot-water part 12 of the upper part of the cast-in board 14 manufactured by the casting process shown in FIG.1 (c).
  • the length is preferably 5 mm or more and 50 mm or less. This is because the material strength is insufficient if it is less than 5 mm, and it is too thick for the design of the cask or canister if it exceeds 50 mm.
  • the thickness of the boron-containing alloy particles 3 is preferably 1/3 to 3/5 of the total thickness of the cast-in plate 15. This is because if it is less than 1/3, the total boron concentration of the cast-in plate 15 is low, and a boron concentration of 5% by mass or more cannot be maintained, and if it exceeds 3/5, aluminum that wraps the layer of boron-containing alloy particles 3 This is because the alloy portion (the portion 11 after solidification of the Al molten metal 10) is thin, and the material strength as the cast-in plate 15 is insufficient.
  • the thickness of the bottom plate 2 is 1/5 to 1/3 of the total thickness of the cast-in plate 15. This is because if it is less than 1/5, the material strength as the cast-in plate 15 is insufficient, and if it exceeds 1/3, the thickness of the boron-containing alloy particles 3 relative to the total thickness of the cast-in plate 15 is small. This is because it becomes thinner and the total boron concentration of the cast-in plate 15 becomes lower. Moreover, since it is possible to employ
  • the unevenness remaining on the surface of the cast-in board 15 is removed by providing a plate thickness adjusting process for adjusting the plate thickness by chamfering.
  • a final product with a predetermined thickness can be created.
  • large-scale equipment such as a large press is not required. Large end products can be manufactured.
  • a rolling process step is provided to manufacture a cast-in plate with a thinner plate thickness or a predetermined shape (for example, a simple shape) A mold material such as an angle) can be manufactured.
  • Example 1 An example to which the method for producing a boron-containing aluminum plate according to the present invention shown in FIG. 1 is applied will be described in detail below.
  • Container 1 Graphite container of depth 100 mm x width 200 mm x height 70 mm (both internal dimensions) Tundish 6: Depth 120 x Width 220 x Height 70mm
  • Bottom plate 2 Pure aluminum plate boron-containing alloy particles 3 mm in thickness 3: Fe-20 mass% B alloy with a particle size of 1 mm
  • Layer of boron-containing alloy particles 3 Particle filling factor of the layer of boron-containing alloy particles 3 on which a 4 mm thick plate obtained by pre-forming the boron-containing alloy particles 3 in a layer with an inorganic binder is placed on the bottom plate 2: 65 % Al molten metal 10: Al-13 mass% Si alloy molten metal at 750 ° C.
  • Preheating temperature of container 1 and tundish 6 500 ° C
  • Resection of shrinkage nest 13 facing
  • the total thickness of the cast board 15 prepared based on the above manufacturing conditions was 10 mm, and the total boron concentration of the cast board 15 was 5.2% by mass.
  • Example 2 As in Example 1, the method for producing a boron-containing aluminum plate according to the present invention shown in FIG. 1 was applied. In the present embodiment, only conditions different from the manufacturing conditions described in the first embodiment will be described in detail.
  • Bottom plate 2 Pure aluminum plate with a thickness of 4 mm Boron-containing alloy particles 3: Fe-20 mass% B alloy having a particle diameter of 4 mm
  • Layer of boron-containing alloy particles 3 Particle filling rate of the layer of boron-containing alloy particles 3 on which a 10 mm thick plate obtained by preforming the boron-containing alloy particles 3 into a layer with an inorganic binder is placed on the bottom plate 2: 55 %
  • the total thickness of the cast board 15 prepared based on the above manufacturing conditions was 19 mm, and the total boron concentration of the cast board 15 was 5.8% by mass.
  • Example 3 As in Example 1, the method for producing a boron-containing aluminum plate according to the present invention shown in FIG. 1 was applied. In the present embodiment, only conditions different from the manufacturing conditions described in the first embodiment will be described in detail.
  • Bottom plate 2 Pure aluminum plate with a thickness of 4 mm Boron-containing alloy particles 3: Fe-20 mass% B alloy with a particle size of 9 mm Layer of boron-containing alloy particles 3: Boron-containing alloy particles 3 in which one layer of boron-containing alloy particles 3 is spread on the bottom plate 2 Particle filling rate: 50%
  • the total thickness of the cast board 15 prepared based on the above manufacturing conditions was 17 mm, and the total boron concentration of the cast board 15 was 5.3% by mass.
  • Example 4 As in Example 1, the method for producing a boron-containing aluminum plate according to the present invention shown in FIG. 1 was applied. In the present embodiment, only conditions different from the manufacturing conditions described in the first embodiment will be described in detail.
  • Boron-containing alloy particles 3 Boron-containing alloy particles having a particle diameter of 1 mm (see Table 1 below)
  • Layer of boron-containing alloy particles 3 Particle filling rate of a layer of boron-containing alloy particles 3 on which a 4 mm-thick plate obtained by preforming boron-containing alloy particles 3 into a layer with an inorganic binder is placed on the bottom plate 2: 65 %
  • the total thickness of the cast-in plate 15 prepared based on the above manufacturing conditions is 10 mm, and the total boron concentration of the boron-containing alloy particles 3 shown in Table 1 below is 60% by mass. The boron concentration of was 10% by mass.
  • a boron-containing aluminum plate having a high boron content used for an intermediate storage container for spent nuclear fuel in a nuclear power plant can be manufactured at low cost.

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Abstract

　容器１内に置かれた底板２上に、ボロン含有合金粒子３を層状に敷き詰める敷詰工程と、容器１と容器１上に載せられたタンディッシュ６を共に予熱する予熱工程と、タンディッシュ６にＡｌ溶湯１０を注湯することにより、容器１内のボロン含有合金粒子３の層をＡｌ溶湯１０で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板１４を製造する鋳造工程と、鋳ぐるみ板１４の上部の押し湯部１２内に発生する引け巣１３を切除する切除工程と、を有する。

Description

ボロン含有アルミニウム板材の製造方法
　本発明は、ボロン含有アルミニウム板材の製造方法に関するものである。以下、ボロンを「ホウ素」または「Ｂ」とも称す。
　近年、原子力発電所内での使用済核燃料（以下、「ＳＦ」と称す）の中間貯蔵ニーズが高まっている。さらに、ＳＦの中間貯蔵にあたっては、湿式貯蔵（水中での貯蔵）から乾式貯蔵（空冷での貯蔵）へ移行する傾向がある。よって、ＳＦは従来よりも発熱量と中性子発生密度が高くなる。したがって、ＳＦ貯蔵容器であるキャスクやキャニスタを形成するためのボロン含有アルミニウム板材にも、これまで以上にボロン含有率が高いものが必要である。
　ボロン含有アルミニウム合金を製造するには、溶解・鋳造法が従来から用いられている。この溶解・鋳造法としては、アルミニウム合金地金に粉末状のボロンを添加し、それを溶解・鋳造する方法（以下、「前者の溶解・鋳造方法」と称す）、あるいは、アルミニウム溶湯中にＫＢＦ４等のホウ弗化物を触媒と共に添加して、アルミニウム－ボロン中間合金を生成後、ボロン濃度を調整して鋳造する方法（以下、「後者の溶解・鋳造方法」と称す）がある。このようにして鋳造されたインゴットは、圧延加工や押出加工などにより板材へ成形される。
　上述した前者の溶解・鋳造方法では、アルミニウム－ボロン合金中に晶析出する多種のボロン化合物が形成され、加工性が悪くなってしまう。さらに、形成される多種のボロン化合物の比重差により、これらのボロン化合物は沈降（あるいは浮上）してボロンの分布が不均一（すなわち、偏析）となる。したがって、添加したボロン量よりも濃度の低い箇所が発生してしまい、鋳造品として、現実的に得られるボロン濃度は、１質量％程度が上限である。
　また、上述した後者の溶解・鋳造方法では、熱中性子を吸収する質量数１０のボロン同位体（以下、「Ｂ－１０」と称す）の濃度を高めたボロン（濃縮ボロン）がどうしても必要である。しかし、この濃縮ボロンは非常に高価であり、コスト的に課題がある。
　さらに、以下のような技術も提案されている。
　０．５質量％以上５質量％以下のボロンを添加したアルミニウム合金粉末を製造し、この粉末を用いて成形体を作成し、この成形体を溶解・鋳造してアルミニウム合金材を製造する技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術を用いると、粉末自体は小さいため、粉末内のボロンは確かに均一に分布している。 
　また、アルミニウムまたはアルミニウム合金のマトリックスとボロン化合物等の中性子吸収材を含有するセラミックス骨格体を備えたアルミニウム基複合材料およびそれを製造する技術が開示されている（特許文献２参照）。特許文献２に開示されたセラミックス骨格体は、セラミックスのホウ酸アルミニウムウィスカーもしくは短繊維とボロン化合物粒子を含有混合したスラリーを作成し、このスラリーを脱水・加圧後、焼結して多孔質プリフォームとした物である。また、前記アルミニウム基複合材料は、多孔質プリフォームされたセラミックス骨格体にアルミニウムまたはアルミニウム合金溶湯を高含浸させてマトリックス状に鋳造凝固させ製造したものである。
日本国特許第３２０７８４０号公報 日本国特開２００３－１２１５９０号公報
　しかしながら、上記特許文献１、２に開示された技術にも、以下のような問題点が存在する。
　すなわち、特許文献１に記載の技術は、粉末自体は小さいため、粉末内のボロンは確かに均一に分布しているが、それを用いた成形体は溶解・鋳造されたものであるため、ボロン化合物の凝集・粗大化、沈降・浮上によって、やはり成形体中のボロンの分布が不均一になり、材料内でのボロン偏析が発生し十分な中性子吸収能が得られない虞がある。
　また、特許文献２に記載の技術は、中性子吸収材としてボロン、窒化ホウ素、酸化ホウ素などのボロン化合物でも良いと記載されているものの、工業的に中性子吸収能の優れたボロンの含有量が高く、かつ高温まで安定である点を考慮すると、炭化ボロン（Ｂ４Ｃ）を推奨している。しかし、このＢ４Ｃを用いた場合には、高コストになってしまう。また、多孔質プリフォームされたセラミックス骨格体にアルミニウムを含浸させる方法として、非加圧鋳造でも良いと記載されているが、非加圧鋳造ではセラミックス骨格体が含有するボロン化合物間へのアルミニウム溶湯の浸透が不十分となって、鋳造後の成形体中に空孔などの欠陥が生じる虞がある。したがって、有用な鋳造後の成形体を得ようとするならば、どうしても高圧鋳造法を採用せざるを得ないというのが現実である。しかし、キャスクやキャスク内で使用するバスケットのような大型のアルミニウム基複合材料を高圧鋳造法で製造するためには、ボロン化合物間へアルミニウム溶湯を均一に浸透させるための大型の高圧プレスなどの大規模な設備がどうしても必要となるという問題点があった。
　発明の目的は、安価な天然ボロン含有合金粒子（以下、単に「ボロン含有合金粒子」と称す）を用いながらも、中性子吸収能を有するボロン含有率が高く、かつ、板面内での均一性良好なボロン分布も低コストで実現可能なボロン含有アルミニウム板材の製造方法を提供することにある。
　この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
　容器内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板上に、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有するボロン含有合金粒子を層状に敷き詰める敷詰工程と、
　この敷詰工程後の容器の上部に注湯量制御用のタンディッシュを載せ、容器とタンディッシュを共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程と、
　この予熱工程で予熱されたタンディッシュに５８０℃以上９００℃以下の溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金（以下、「Ａｌ溶湯」と称す）を注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器内のボロン含有合金粒子層を前記Ａｌ溶湯で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板を製造する鋳造工程と、
　この鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板の上部の押し湯部内に発生する引け巣を切除する切除工程と、
を有したことを特徴とするボロン含有アルミニウム板材の製造方法である。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
　前記硼化物粒子は、Ａｌ－Ｂ合金、Ｃａ－Ｂ合金、Ｓｉ－Ｂ合金、Ｆｅ－Ｂ合金、ＭｎＢ合金およびＭｏ－Ｂ合金よりなる群から選択された少なくとも１種類以上を有することを特徴とする。
　請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
　前記Ａｌ－Ｂ合金は、ＡｌＢ１２およびＡｌＢ２の少なくともいずれか１つであることを特徴とする。
　請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
　前記硼化物粒子は、ボロン含有量が６０質量％以上の第１の硼化物粒子とボロン含有量が５質量％以上６０質量％未満の第２の硼化物粒子とからなることを特徴とする。
　請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
　前記硼化物粒子は、ＡｌＢ１２、ＣａＢ６およびＳｉＢ６よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の第１の硼化物粒子と、ＦｅＢ、ＭｎＢ２、Ｆｅ２ＢおよびＡｌＢ２よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の第２の硼化物粒子と、不可避的不純物粒子と、から成ることを特徴とする。
　請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の発明において、
　前記硼化物粒子に占める前記第１の硼化物粒子の割合が５０質量％以上であることを特徴とする。
　請求項７に記載の発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載の発明において、
　前記ボロン含有合金粒子の粒径は、１５ｍｍ以下（ただし、ゼロは含まない）であることを特徴とする。
　請求項８に記載の発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載の発明において、
　前記溶融アルミニウム合金は、Ａｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｃｕ系およびＡｌ－Ｍｇ系よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の鋳造用アルミニウム合金であることを特徴とする。
　請求項９に記載の発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載の発明において、
　前記切除工程後の鋳ぐるみ板の全厚さ（以下、「鋳ぐるみ板全厚さ」と称す）は５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、前記底板の厚さは前記鋳ぐるみ板全厚さの１／５～１／３であり、かつ、前記ボロン含有合金粒子層の厚さは前記鋳ぐるみ板全厚さの１／３～３／５であることを特徴とする。
　請求項１０に記載の発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載の発明において、
　前記切除工程後に、面削または鍛造により板厚を調整するための板厚調整加工工程を有したことを特徴とする。
　請求項１１に記載の発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載の発明において、
　前記切除工程後に、さらに薄い板厚の鋳ぐるみ板を得るための圧延加工工程を有したことを特徴とする。
　請求項１２に記載の発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載の発明において、
　前記切除工程後に、所定形状の型材を得るための圧延加工工程を有したことを特徴とする。
　請求項１３に記載の発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載の発明において、
　前記切除工程後に、所定形状の鍛造材を得るためのプレス加工工程を有したことを特徴とする。
　以上のように、本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法は、容器内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板上に、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有するボロン含有合金粒子を層状に敷き詰める敷詰工程と、この敷詰工程後の容器の上部に注湯量制御用のタンディッシュを載せ、容器とタンディッシュを共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程と、この予熱工程で予熱されたタンディッシュに５８０℃以上９００℃以下のＡｌ溶湯を注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器内のボロン含有合金粒子層を前記Ａｌ溶湯で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板を製造する鋳造工程と、この鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板の上部の押し湯部内に発生する引け巣を切除する切除工程と、を有したことを特徴とする。
　これにより、安価なボロン含有合金粒子を用いながらも、中性子吸収能を有するボロン含有率が高く、かつ、板面内での均一性良好なボロン分布も低コストで実現可能である。
本発明の一実施形態のボロン含有アルミニウム板材の製造方法のプロセスを時系列的に説明するための模式図である。
　以下、本発明について、実施形態を例示しつつ、詳細に説明する。
（本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法の構成）
　本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法は、
　容器内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板上に、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有するボロン含有合金粒子を層状に敷き詰める敷詰工程と、
　この敷詰工程後の容器の上部に注湯量制御用のタンディッシュを載せ、容器とタンディッシュを共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程と、
　この予熱工程で予熱されたタンディッシュに５８０℃以上９００℃以下のＡｌ溶湯を注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器内のボロン含有合金粒子層を前記Ａｌ溶湯で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板を製造する鋳造工程と、
　この鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板の上部の押し湯部内に発生する引け巣を切除する切除工程と、を有したことを特徴とする。
　以上のような構成であるため、本発明は、安価なボロン含有合金粒子を用いながらも、中性子吸収能を有するボロン含有率が高く、かつ、均一性良好なボロン分布も低コストで実現可能である。
　以下に、上記構成に至った理由について述べる。
　本発明者達は、如何にしたら安価なボロン含有合金粒子を用いながらも、中性子吸収能を有するボロン含有率が高く、かつ、板面内での均一性良好なボロン分布も低コストで実現可能であるのか鋭意研究を行った。
　その結果、上述した敷詰工程、予熱工程、鋳造工程および切除工程（詳細は、後記図１参照）を有してさえいれば、目的を達成できることを見出した。
　以下、本発明のボロン含有アルミニウム板材の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
　図１は本発明の一実施形態のボロン含有アルミニウム板材の製造方法のプロセスを時系列的に説明するための模式図であって、（ａ）は容器１内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板２上に、５質量％以上のボロンを含有する金属化合物であるＡｌ－Ｂ合金、Ｃａ－Ｂ合金、Ｓｉ－Ｂ合金、Ｆｅ－Ｂ合金、Ｍｎ－Ｂ合金およびＭｏ－Ｂ合金よりなる群から選択された少なくとも１種類以上のボロン含有合金粒子３を層状に敷き詰める敷詰工程を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す敷詰工程後の容器１を電気炉４（側壁にヒータ５が設置されている）内に設置し、容器１の上部に注湯量制御用のタンディッシュ６を載せ、さらに開閉扉７付きの蓋８で覆った後、容器１とタンディッシュ６を共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程を示す図、（ｃ）は（ｂ）に示す予熱工程で予熱されたタンディッシュ６に５８０℃以上９００℃以下のＡｌ溶湯１０を取鍋９から注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器１内のボロン含有合金粒子３の層をＡｌ溶湯１０で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板（後程、詳述する「鋳造・凝固（冷却）後に容器１から取出した図１（ｄ）の上段に示す形状の板」）１４を製造する鋳造工程を示す図、（ｄ）は（ｃ）に示す鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板１４の上部の押し湯部１２内に発生する引け巣１３を切除する切除工程を示す図である。
　図１（ａ）において、ボロン含有合金粒子３には、濃縮作業が施されていない天然ボロンを含有する合金粒子が採用されている。したがって、この天然ボロンには、天然存在比で約２０％のＢ－１０を含有している。少なくとも従来の製造方法で作成されたボロン含有アルミニウム板材中に含まれるＢ－１０の濃度以上を目的とする点を考慮すると、このボロン含有合金粒子３としては、中性子吸収機能を有し、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有する必要がある。
　具体的には、硼化物粒子として、Ａｌ－Ｂ合金、Ｃａ－Ｂ合金、Ｓｉ－Ｂ合金、ＦｅＢ合金、Ｍｎ－Ｂ合金およびＭｏ－Ｂ合金よりなる群から選択された少なくとも１種類以上を有するのが好ましい。なお、Ａｌ－Ｂ合金は、ＡｌＢ１２およびＡｌＢ２の少なくともいずれか１つである。
　また、硼化物粒子として、Ｂ－１０含有量の高い（すなわち、ボロン含有量が６０質量％以上の）第１の硼化物粒子と、第１の硼化物粒子よりもＢ－１０含有量の低い（すなわち、ボロン含有量が５質量％以上６０質量％未満の）第２の硼化物粒子とからなる構成も考えられる。
　具体的には、第１の硼化物粒子として、ＡｌＢ１２、ＣａＢ６およびＳｉＢ６よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の粒子を用いることも可能である。また、第２の硼化物粒子として、ＦｅＢ、ＭｎＢ２、Ｆｅ２ＢおよびＡｌＢ２よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の粒子を用いることも可能である。また、第１の硼化物粒子と第２の硼化物粒子のそれぞれの選択如何によっては、種々の不可避的不純物粒子が生ずるが、その量を１０質量％以下に抑えるのが好ましい。この不可避的不純物粒子としては、Ｍｎ２ＡｌＢ２などの複合硼化物や、Ａｌ２О３、ＭｎО２、ＦｅО、Ｂ２О３、ＣａО、ＳｉО２などの酸化物のようなものが含まれる。
　なお、ボロン含有アルミニウム材として注湯するアルミニウム合金との濡れ性に悪影響がない程度に、上記第１の硼化物粒子としてＢ４Ｃ粒子が少量含まれていてもよい。
　ボロン含有合金粒子３として、上述したような構成を採用することで、主として第１の硼化物粒子、従として第２の硼化物粒子により、ボロン含有アルミニウム材のＢ－１０含有量が改善される。上述したような構成を採用することで、主として第１の硼化物粒子、従として第２の硼化物粒子により、ボロン含有アルミニウム材の中性子吸収機能が付与される。また、ボロン含有アルミニウム材の中性子吸収機能の改善の観点からは、ボロン含有合金粒子３に占める第１の硼化物粒子の割合が５０質量％以上であることが好ましい。
　また、ボロン含有合金粒子３として、第１の硼化物粒子と第２の硼化物粒子を適宜組合せることができるため、中性子吸収機能の程度を広範囲に調整することも可能になる。
　ボロン含有合金粒子３が含有する硼化物粒子である上記Ｆｅ－Ｂ合金としてのＦｅＢ、Ｆｅ２Ｂ、Ｍｎ－Ｂ合金としてのＭｎＢ２、Ｍｏ－Ｂ合金、Ａｌ－Ｂ合金としてのＡｌＢ１２、ＡｌＢ２、Ｃａ－Ｂ合金としてのＣａＢ６、Ｓｉ－Ｂ合金としてのＳｉＢ６、は、注湯するアルミニウム合金（後程、詳述する図１（ｃ）に示すＡｌ溶湯１０）よりも融点が高く、鋳造によりボロン含有合金粒子３が溶解しないため、望ましい。これらのボロン含有合金は、２元系合金だけでなく多元系合金でも良く、合金中のボロン濃度の下限は、少なくとも従来法によるＢ－１０の濃度以上を確保するために必要な５質量％Ｂであり、ボロン濃度の上限は、現実的に取得可能なボロン含有合金であることを考慮した７０質量％Ｂである。また、上記ボロン含有合金粒子３は、Ａｌ溶湯１０との濡れ性が比較的良好であり、Ａｌ溶湯１０がボロン含有合金粒子３間に浸透しやすい点から好ましい。また、上記ボロン含有合金は、合金鋼を製造するために既に市販されており、炭化ボロン（Ｂ４Ｃ）程の高コストになることなく入手できる点から好適である。
　ボロン含有合金粒子３の粒径としては、１５ｍｍ以下（ただし、ゼロは含まない）のものを用いることが可能である。なお、粒径は、レーザー回折散乱法により測定した。また、粒径が５ｍｍ未満（ただし、ゼロは含まない）のボロン含有合金粒子３の場合、Ａｌ溶湯１０がボロン含有合金粒子３の間に浸透しにくく、さらにボロン含有合金粒子３が鋳込み流によって攪拌されやすいため、ボロン含有合金粒子３をバインダあるいは焼結により高充填の板状プリフォームに加工することにより、均一なボロン含有合金粒子３の層とするのがより好ましい。粒径が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下のボロン含有合金粒子３の場合、ボロン含有合金粒子３をそのまま層状に配置するだけでもＡｌ溶湯１０がボロン含有合金粒子３の間に浸透しやすく、かつ、ボロン含有合金粒子３の間の空隙の９５％以上をＡｌ溶湯１０で充填可能であるため、最も好適である。ただし、粒径が１５ｍｍ超のボロン含有合金粒子３を用いた場合、引け巣１３を切除した後の鋳ぐるみ板１５（後程、詳述する図１（ｄ）の下段に示す）の厚さが厚くなりすぎてしまい、キャスクやキャニスタなどの材料としては不適である。
　図１（ｂ）において、タンディッシュ６を用いる理由は、底板２上に層状に敷き詰めたボロン含有合金粒子３に対してＡｌ溶湯１０を均等に注湯することを可能にするためである。これにより、鋳造による不均一性が解消される。また、容器１とタンディッシュ６を共に３００℃以上５００℃以下で予熱するのが好ましい。何故ならば、３００℃未満の予熱温度では、Ａｌ溶湯１０を注湯後直ぐにＡｌ溶湯１０が凝固してしまい、Ａｌ溶湯１０をボロン含有合金粒子３の間に十分に浸透できないためである。また、３００℃以上の予熱温度であれば、Ａｌ溶湯１０をボロン含有合金粒子３の間に十分に浸透できるが、５００℃超の予熱温度にまでなると、大型の板材を作成時の操業性が悪化するためである。
　図１（ｃ）において、Ａｌ溶湯１０は５８０℃以上９００℃以下とするのが好ましい。何故ならば、Ａｌ－Ｓｉ系合金で最も融点が低くなるのが５８０℃であるため、５８０℃未満では、注湯後すぐにＡｌ溶湯１０が凝固してしまい、Ａｌ溶湯１０がボロン含有合金粒子３の間に浸透しない場合があるからである。また、５８０℃以上であれば、Ａｌ溶湯１０をボロン含有合金粒子３の間に十分に浸透できるが、通常のアルミニウム合金鋳造の溶解設備を流用することを考えると、９００℃以下が現実的である。また、Ａｌ溶湯１０としての溶融アルミニウム合金には、Ａｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｃｕ系およびＡｌ－Ｍｇ系よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の鋳造用アルミニウム合金を用いることが可能である。このような鋳造用アルミニウム合金は、ボロン含有合金粒子３の間への浸透性に優れるため、薄肉の鋳造を行なう際には好適である。特に、Ａｌ－Ｓｉ系合金は、湯流れ性、流動性が高い合金であるため、薄肉の鋳造を行なう際には、より望ましい。
　また、Ａｌ溶湯１０の凝固過程では、凝固収縮によって引け巣１３（図１（ｄ）の上段に示す）は必ず発生する。したがって、引け巣１３を切除した後の鋳ぐるみ板１５（図１（ｄ）の下段に示す）の全厚さ（鋳ぐるみ板全厚さ）より１０ｍｍ～１５ｍｍ程度厚くなるような量のＡｌ溶湯１０を注湯する（押し湯する）ことで、ボロン含有合金粒子３の層をＡｌ溶湯１０で鋳ぐるみし、鋳造工程後には図１（ｄ）の上段に示すような所定の厚さの鋳ぐるみ板１４が得られるように製造する。 
　図１（ｄ）において、図１（ｃ）に示す鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板１４の上部の押し湯部１２内に発生する引け巣１３を切除した後の鋳ぐるみ板１５の全厚さとしては、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下が望ましい。何故ならば、５ｍｍ未満では材料強度が不足してしまい、５０ｍｍ超ではキャスクやキャニスタの設計上、厚すぎるためである。
　また、ボロン含有合金粒子３の層の厚さは、鋳ぐるみ板１５の全厚さの１／３～３／５であることが望ましい。何故ならば、１／３未満では、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度が低く、５質量％以上のボロン濃度を維持できなくなり、３／５超では、ボロン含有合金粒子３の層を包むアルミニウム合金部分（Ａｌ溶湯１０の凝固後の部分１１）が薄く、鋳ぐるみ板１５としての材料強度が不足してしまうためである。
　また、底板２の厚さは、鋳ぐるみ板１５の全厚さの１／５～１／３であることが望ましい。何故ならば、１／５未満では、鋳ぐるみ板１５としての材料強度が不足してしまい、１／３超では、鋳ぐるみ板１５の全厚さに対するボロン含有合金粒子３の層の厚さが薄くなり、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度が低くなってしまうためである。また、平滑な表面を有する底板２を採用することが可能であるため、Ａｌ溶湯１０が凝固した後の鋳ぐるみ板１４の全厚さの制御が容易になる。
　また、図１（ｄ）に示す引け巣１３を切除する切除工程後に、面削により板厚を調整するための板厚調整加工工程を設けることにより、鋳ぐるみ板１５の表面に残る凹凸を除去した所定厚さの最終製品を作成できる。また、図１（ｄ）に示す引け巣１３を切除する切除工程後に、鍛造により板厚を調整するための板厚調整加工工程を設けることにより、大型プレスなどの大規模な設備を必要とせずに大型の最終製品を製造することができる。
　また、図１（ｄ）に示す引け巣１３を切除する切除工程後に、圧延加工工程を設けることにより、さらに薄い板厚の鋳ぐるみ板を製造したり、所定形状の型材（例えば、単純形状のアングル等の型材）を製造することができる。
　また、図１（ｄ）に示す引け巣１３を切除する切除工程後に、プレス加工工程を設けることにより、所定形状の鍛造材を得ることが可能になる。 
（実施例１）
　図１に示す本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法を適用した実施例について、以下に少しく詳述する。 
＜製造条件＞ 
容器１：奥行き１００ｍｍ×幅２００ｍｍ×高さ７０ｍｍ（いずれも内寸）の黒鉛製容器 
タンディッシュ６：奥行き１２０×幅２２０×高さ７０ｍｍ
底板２：厚さ３ｍｍの純アルミニウム板
ボロン含有合金粒子３：粒径１ｍｍのＦｅ－２０質量％Ｂ合金 
ボロン含有合金粒子３の層：ボロン含有合金粒子３を無機系バインダで層状にプリフォー ムした厚さ４ｍｍの板を底板２の上に載置する
ボロン含有合金粒子３の層の粒子充填率：６５％ 
Ａｌ溶湯１０：７５０℃のＡｌ－１３質量％Ｓｉ合金溶湯 
容器１とタンディッシュ６の予熱温度：５００℃ 
引け巣１３の切除：面削
　以上の製造条件に基づき作成された鋳ぐるみ板１５の全厚さは１０ｍｍ、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度は５．２質量％であった。 
（実施例２）
　実施例１と同様に、図１に示す本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法を適用した。また、本実施例においては、実施例１で述べた製造条件と異なる条件のみ詳述する。
 ＜製造条件＞ 
底板２：厚さ４ｍｍの純アルミニウム板 
ボロン含有合金粒子３：粒径４ｍｍのＦｅ－２０質量％Ｂ合金 
ボロン含有合金粒子３の層：ボロン含有合金粒子３を無機系バインダで層状にプリフォームした厚さ１０ｍｍの板を底板２の上に載置する
ボロン含有合金粒子３の層の粒子充填率：５５％ 
　以上の製造条件に基づき作成された鋳ぐるみ板１５の全厚さは１９ｍｍ、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度は５．８質量％であった。 
（実施例３）
　実施例１と同様に、図１に示す本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法を適用した。また、本実施例においては、実施例１で述べた製造条件と異なる条件のみ詳述する。
 ＜製造条件＞ 
底板２：厚さ４ｍｍの純アルミニウム板 
ボロン含有合金粒子３：粒径９ｍｍのＦｅ－２０質量％Ｂ合金 
ボロン含有合金粒子３の層：底板２の上にボロン含有合金粒子３を１層分敷き詰める
ボロン含有合金粒子３の層の粒子充填率：５０％ 
　以上の製造条件に基づき作成された鋳ぐるみ板１５の全厚さは１７ｍｍ、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度は５．３質量％であった。 
（実施例４）
　実施例１と同様に、図１に示す本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法を適用した。また、本実施例においては、実施例１で述べた製造条件と異なる条件のみ詳述する。
 ＜製造条件＞ 
ボロン含有合金粒子３：粒径１ｍｍのボロン含有合金粒子（下記表１を参照） 
ボロン含有合金粒子３の層：ボロン含有合金粒子３を無機系バインダで層状にプリフォームした厚さ４ｍｍの板を底板２の上に載置する
ボロン含有合金粒子３の層の粒子充填率：６５％ 
　以上の製造条件に基づき作成された鋳ぐるみ板１５の全厚さは１０ｍｍ、下記表１に示すボロン含有合金粒子３のトータルのボロン濃度は６０質量％であることから、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度は１０質量％であった。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１２年５月２４日出願の日本特許出願（特願２０１２－１１８５６７）、２０１３年１月２３日出願の日本特許出願（特願２０１３－０１００５４）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明によれば、原子力発電所内での使用済核燃料の中間貯蔵容器に使用される高ボロン含有率のボロン含有アルミニウム板材を、安価に製造することができる。
１　容器
２　底板
３　ボロン含有合金粒子
４　電気炉
５　ヒータ
６　タンディッシュ
７　開閉扉
８　蓋
９　取鍋
１０　Ａｌ溶湯
１１　Ａｌ溶湯１０の凝固後の部分
１２　押し湯部
１３　引け巣
１４　鋳造・凝固（冷却）後に容器１から取出した鋳ぐるみ板
１５　引け巣１３を切除した後の鋳ぐるみ板

Claims (13)

  1. 　容器内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板上に、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有するボロン含有合金粒子を層状に敷き詰める敷詰工程と、
    　この敷詰工程後の容器の上部に注湯量制御用のタンディッシュを載せ、容器とタンデッシュを共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程と、
    　この予熱工程で予熱されたタンディッシュに５８０℃以上９００℃以下の溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金（以下、「Ａｌ溶湯」と称す）を注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器内のボロン含有合金粒子層を前記Ａｌ溶湯で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板を製造する鋳造工程と、
    　この鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板の上部の押し湯部内に発生する引け巣を切除する切除工程と、
    を有したことを特徴とするボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  2. 　前記硼化物粒子は、Ａｌ－Ｂ合金、Ｃａ－Ｂ合金、Ｓｉ－Ｂ合金、Ｆｅ－Ｂ合金、Ｍｎ－Ｂ合金およびＭｏ－Ｂ合金よりなる群から選択された少なくとも１種類以上を有することを特徴とする請求項１に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  3. 　前記Ａｌ－Ｂ合金は、ＡｌＢ１２およびＡｌＢ２の少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項２に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  4. 　前記硼化物粒子は、ボロン含有量が６０質量％以上の第１の硼化物粒子とボロン含有量が５質量％以上６０質量％未満の第２の硼化物粒子とからなることを特徴とする請求項１に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  5. 　前記硼化物粒子は、ＡｌＢ１２、ＣａＢ６およびＳｉＢ６よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の第１の硼化物粒子と、ＦｅＢ、ＭｎＢ２、Ｆｅ２ＢおよびＡｌＢ２よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の第２の硼化物粒子と、不可避的不純物粒子と、から成ることを特徴とする請求項４に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  6. 　前記硼化物粒子に占める前記第１の硼化物粒子の割合が５０質量％以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  7. 　前記ボロン含有合金粒子の粒径は、１５ｍｍ以下（ただし、ゼロは含まない）であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  8. 　前記溶融アルミニウム合金は、Ａｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｃｕ系およびＡｌ－Ｍｇ系よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の鋳造用アルミニウム合金であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  9. 　前記切除工程後の鋳ぐるみ板の全厚さ（以下、「鋳ぐるみ板全厚さ」と称す）は５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、前記底板の厚さは前記鋳ぐるみ板全厚さの１／５～１／３であり、かつ、前記ボロン含有合金粒子層の厚さは前記鋳ぐるみ板全厚さの１／３～３／５であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  10. 　前記切除工程後に、面削または鍛造により板厚を調整するための板厚調整加工工程を有したことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  11. 　前記切除工程後に、さらに薄い板厚の鋳ぐるみ板を得るための圧延加工工程を有したことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  12. 　前記切除工程後に、所定形状の型材を得るための圧延加工工程を有したことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
  13. 　前記切除工程後に、所定形状の鍛造材を得るためのプレス加工工程を有したことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
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