JP2003167091A

JP2003167091A - 中性子遮蔽材及び使用済み燃料収納容器

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Publication number: JP2003167091A
Application number: JP2001365496A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kamoshita; 守鴨志田; Masashi Oda; 将史小田; Takashi Nishi; 高志西; Kiminori Iga; 公紀伊賀; Hitoshi Shimizu; 清水　　仁
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP3951685B2; KR20030044848A; EP1316968A3; KR20060070505A; US20030102445A1; EP1316968B1; EP1316968A2; TWI238419B; US6797972B2; DE60211286T2; ES2259067T3; DE60211286D1

Abstract

(57)【要約】【課題】約１５０〜２００℃の高温環境下で長期間使用
しても、水素密度の低下がほとんどない高分子材料によ
る中性子遮蔽材を提供する。【解決手段】加熱硬化型のエポキシ樹脂を採用する。主
剤はビスフェノールＡ系エポキシ樹脂を始めとする各種
エポキシ樹脂、硬化剤は脂環式ポリアミン，ポリアミド
アミン，芳香族ポリアミン，酸無水物等を用いる。これ
らを混合し、室温よりも高い温度で硬化させる。難燃性
を付与する場合には水酸化マグネシウム等の難燃剤を添
加し、中性子遮蔽性能を高める場合には中性子吸収材を
添加する。また中性子の減速能を高める場合には、水添
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を主剤とするか、水素
化金属あるいは水素吸蔵合金を添加する。本中性子遮蔽
材は、長期に渡り高温環境下にあっても、水素数密度が
低下しないので、中性子遮蔽性能が低下せず有効な遮蔽
材として機能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中性子遮蔽材に係
り、特に、原子炉容器，原子燃料再処理施設，使用済燃
料貯蔵施設及び加速器施設等の放射性物質取扱施設，放
射性物質の輸送容器、及び放射性物質の貯蔵容器等の放
射線遮蔽部に適用するのに好適な中性子遮蔽材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】原子炉から取出された使用済燃料集合体
は、原子力発電所内の冷却プールで一定期間水却して、
放射線量や発熱量を減衰させた後、燃料再処理工場等の
処理施設に輸送される。また、近年、海外では使用済燃
料燃料集合体を集中貯蔵施設（乾式貯蔵施設）に輸送し
て、貯蔵することが行われている。使用済燃料集合体を
原子力発電所からこれらの施設まで輸送し、さらに貯蔵
するために用いられる放射性物質貯蔵容器として、金属
キャスクがある。

【０００３】金属キャスクは、容器を構成する外筒内に
内筒を設け、内筒の外面に熱伝導性が高い銅やアルミニ
ウム等の金属板で構成される伝熱フィンが周方向に間隔
を置いて取付けられ、内筒の内側に金属製バスケットが
設けられる。外筒と内筒との間には、中性子遮蔽体であ
る硬化されたレジンが存在する。内筒は、上方が開口し
た炭素鋼製の筒であり、γ線遮蔽体である。金属性バス
ケットは、複数のセルを備え、それぞれのセル内に使用
済燃料集合体が充填されている。金属性バスケットは、
合計３０体ないし７０体の使用済燃料集合体を収納す
る。内筒の開口部には放射性物質の漏洩を防止する一次
蓋が取り付けられ、さらにその外側に二次蓋が取り付け
られる。

【０００４】中性子遮蔽体であるレジンは、水素原子を
多数含む、すなわち水素数密度が高い物質であり、一般
に高分子化合物が使用される。種々の高分子化合物のう
ち、金属キャスクでは、耐熱性と水素数密度のバランス
がよいという特徴をいかして、エポキシ樹脂が多用され
る。この場合には、液状のエポキシ樹脂主剤とアミン系
硬化剤、これに難燃性を付与する水酸化アルミニウム、
及び中性子吸収体である炭化ホウ素を均一になるように
混合し、上記の内筒，外筒及び伝熱フィンに囲まれる空
間に注入して常温において硬化させて使用する。

【０００５】次に、金属キャスク以外に適用される、エ
ポキシ樹脂をはじめとする熱硬化性樹脂を用いた中性子
遮蔽材について説明する。特開平６−１４８３８８号公
報は、多官能型エポキシ樹脂をポリアミン混合物とイミ
ダゾール化合物とにより常温で硬化させて得られる中性
子遮蔽材について記載し、特開平６−１８０３８８号公
報はフェノール樹脂をバインダーとして加圧・加熱条件
下で硬化させて得られる中性子遮蔽材について記載して
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】冷却プール内での使用
済燃料集合体の保管に余裕を持たせるために、原子力発
電所内または原子力発電所外における乾式貯蔵が検討さ
れている。将来的には、冷却プールでの冷却期間が短い
使用済燃料集合体の乾式貯蔵、更には高燃焼度（４５Ｇ
Ｗｄ／トン）の燃料集合体の使用済燃料集合体の乾式貯
蔵が行われる可能性もある。冷却プールでの冷却期間が
短い使用済燃料集合体、及びその高燃焼度燃料集合体の
使用済燃料集合体は、核分裂生成核種及び超ウラン元素
の崩壊にともなう発熱量が大きい。このような使用済燃
料集合体を金属キャスクで貯蔵する場合、金属キャスク
１基当りに収納する体数を増加すると、金属に比べて熱
伝導度が低い中性子遮蔽材にかかる熱負荷が大きくな
る。

【０００７】本発明の目的は、より高温度での使用に耐
えられる中性子遮蔽材を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
本発明の特徴は、分子内にエポキシ基を二つ以上含む化
合物を少なくとも一つの成分として含む主剤に、前記エ
ポキシ基を開環重合させる硬化剤を添加して、室温より
も高い温度にして得られる硬化物によって、中性子遮蔽
材を構成したことにある。

【０００９】本発明の中性子吸収材は、１５０℃〜２０
０℃の高温度で加熱された場合でも、水素数密度の減少
度合いが著しく小さいので、中性子遮蔽性能が低下しな
い。本発明の中性子吸収材を適用した使用済燃料集合体
貯蔵容器は、冷却プールでの冷却期間が短い使用済燃料
集合体または高燃焼度燃料集合体の使用済燃料集合体の
装荷体数を増加できる。

【００１０】本発明の他の特徴は、分子内にエポキシ基
を二つ以上含む化合物を少なくとも一つの成分として含
む主剤に、前記エポキシ基を開環重合させる硬化剤を添
加して硬化するとき、室温よりも高い温度にして得られ
る硬化物によって、中性子吸収材を構成したことにあ
る。

【００１１】発明者らは、冷却プールでの冷却期間が短
い使用済燃料集合体、及びその高燃焼度燃料集合体の使
用済燃料集合体を金属キャスクに装荷した場合の問題点
を明確にするとともに、その問題を解消でき対策案を種
々検討した。この検討結果を詳細に説明する。

【００１２】冷却プールでの冷却期間が短い使用済燃料
集合体、及びその高燃焼度燃料集合体の使用済燃料集合
体は、核分裂生成核種及び超ウラン元素の崩壊にともな
う発熱量が大きく、それらの使用済燃料集合体の、金属
キャスク１基当りに収納する体数を増加した場合には、
中性子遮蔽材の温度は１５０℃ないし２００℃になるこ
とが分かった。

【００１３】高分子化合物を主成分とした中性子遮蔽材
は、温度が高くなると、熱と酸素による熱酸化劣化、あ
るいはγ線や中性子による放射線劣化によって徐々に分
解して、水素原子を消耗していく。これに伴って、中性
子の遮蔽性能は少しずつ低下する。劣化によって水素原
子を損失する速度は、温度が高いほうが大きくなる。冷
却プールでの冷却期間が短い使用済燃料集合体、及びそ
の高燃焼度燃料集合体の使用済燃料集合体（高発熱の使
用済燃料集合体という）を金属キャスク内に高密度で貯
蔵するには、所定の期間にわたって上記のような高い温
度で使用しても、水素原子の損失が遅くて遮蔽性能が低
下しない中性子遮蔽材の開発が望まれる。中性子遮蔽材
の上記温度における水素原子の損失速度が、使用済燃料
集合体内の中性子放出核種の減衰速度を下回れば、金属
キャスク表面の放射線量は低く抑えることができる。こ
れらの観点から、高発熱の使用済燃料集合体を高密度貯
蔵するための課題の一つは、水素数密度が高い高分子化
合物で、なおかつ高温条件で使用する場合に水素原子の
損失が起こりにくい高分子化合物を用いて中性子遮蔽材
を製造することである。

【００１４】発明者らは、１５０℃ないし２００℃の温
度範囲でも水素原子の損失が起こりにくい中性子遮蔽材
の実現のために種々の検討を行った。中性子遮蔽材とし
て、耐熱性，遮蔽性能、及び成型体の寸法安定性等の観
点からエポキシ系樹脂を適用するとの方針で開発を行っ
た。ここでいうエポキシ系樹脂は、主として、いわゆる
二液硬化型を考えている。二液硬化型エポキシ樹脂は、
分子内にエポキシ基を２個以上含むエポキシ樹脂主剤に
硬化剤を添加して硬化させる。エポキシ樹脂は硬化させ
る際の条件によって、常温硬化型，中温硬化型及び高温
硬化型に類別される。中温硬化型及び高温硬化型エポキ
シ樹脂は、合わせて加熱硬化型エポキシ樹脂と称される
こともある。このような分類は、一つにはエポキシ樹脂
と硬化剤の組合せによるもので、大まかに一例をあげる
と、ビスフェノールＡ系のエポキシ樹脂を硬化させる場
合、脂肪族アミン系硬化剤は通常常温硬化用に用いら
れ、脂環式ポリアミン系硬化剤及びポリアミドアミン系
硬化剤は常温硬化型及び中温硬化型エポキシ樹脂に用い
られる。また芳香族ポリアミン系硬化剤及び酸無水物
は、高温硬化型エポキシ樹脂に用いられる。尚、上記の
中温硬化型エポキシ樹脂とは大まかには一次硬化温度が
４０ないし８０℃であるエポキシ樹脂であり、高温硬化
型エポキシ樹脂とは８０℃以上であるエポキシ樹脂であ
る。

【００１５】一般には、硬化時の温度が高いほど、すな
わち、常温硬化よりも中温硬化、またそれよりも高温硬
化のほうが、耐熱性が高い硬化物が得られることが知ら
れている。ここでいう耐熱性とは、ガラス転移温度や熱
歪温度を指標とし、機械強度的な観点で使用可能な温度
上限を決めるものである。一方、中性子遮蔽材に特有な
耐熱性の指標は、このような機械強度的なものではな
く、水素数密度の減少速度、近似的には加熱重量減少速
度である。発明者ら自ら、エポキシ樹脂主剤を種々の条
件で硬化させて、中性子遮蔽材に適用する観点での加熱
重量減少速度（耐熱性）を評価した。その結果、より高
い温度で硬化したものほど、加熱したときの加熱重量減
少速度が遅いという新たな知見を見出した。

【００１６】図１に示すように、ビスフェノールＡ型の
エポキシ樹脂を、硬化剤である脂肪族アミンまたはポリ
アミドアミンを用いて常温硬化させて生成された硬化物
よりも、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂を、硬化剤
である芳香族アミンまたは酸無水物を用いて加熱硬化さ
せて生成された硬化物は、２００℃で加熱した場合にお
ける加熱重量減少速度がはるかに少ない。また、ビスフ
ェノールＡ型のエポキシ樹脂を、硬化剤である脂環式ア
ミンを用いて加熱硬化させて生成された硬化物は、ビス
フェノールＡ型のエポキシ樹脂を、脂環式アミンを用い
て常温硬化させて生成された硬化物よりも、加熱重量減
少速度が明らかに少ない。また、ビスフェノールＡ型以
外のエポキシ樹脂（例えば、ビスフェノールＦ型，フェ
ノールノボラック型、及びグリシジルアミン型の各エポ
キシ樹脂）を、硬化剤として酸無水物を用いて加熱硬化
させて生成された各硬化物も、図２に示すように加熱重
量減少速度が非常に小さくできることを発明者らは確認
した。発明者らは、これらの試験結果をもとに、高温環
境で使用する中性子遮蔽材として、中温硬化及び高温硬
化等の加熱硬化型のエポキシ樹脂を適用すればよいとの
結論を見出した。

【００１７】一方で、上記のエポキシ樹脂硬化物の元素
組成分析をした結果、酸無水物または芳香族アミンを用
いて加熱硬化して生成された硬化物は、概して常温硬化
で得られる硬化物に比べて、水素数密度が低いことが分
かった。その場合でも、それらの硬化物で構成される中
性子遮蔽材の厚みを増加することによって、所定の中性
子遮蔽性能が得られる。しかしながら、以下のいずれか
の対策によって、硬化物の水素数密度を高めることがで
き、中性子遮蔽材の厚みを増加しなくて（またはその増
加量を抑えて）もよいことが分かった。すなわち、第１
の対策は、ビスフェノールＡ型のエポキシ主剤を、より
水素を多く含有している脂環式のジグリシジルエーテル
等に置き換え、加熱硬化することで、高い耐熱性を維持
しつつ、水素数密度を高めることである。第２の対策
は、硬化剤として酸無水物または芳香族アミンを用いる
場合には、水素化チタン等の金属水素化物を添加するこ
とによって、生成された硬化物の水素数密度を高めるこ
とである。なお、硬化剤として脂環式アミンを用いる場
合には、金属水素化物を添加することによって硬化物の
水素数密度を更に高めることができる。第３の対策は、
硬化剤として酸無水物を用いる場合には、酸無水物の一
部を、主剤に対する所要量が少なくてよいアミン系硬化
剤に置換することである。これにより、水素含有率の高
い主剤の樹脂に占めるアミン系硬化剤の割合を高めて水
素数密度を増加させることができる。本発明は、上記し
た水素数密度の増大対策のいずれかを含むものである。
加熱硬化型のエポキシ樹脂は、耐熱性が高くて水素原子
の損失が遅いので、長期間に渡って中性子遮蔽性能がほ
とんど劣化しない。特に、第１，第２または第３の対策
によって、水素数密度が低くて中性子遮蔽材の厚みが大
きくなることを抑制できる。

【００１８】生成された硬化物の水素数密度を高くする
ために、脂環式のグリシジルエーテルを主剤として使用
する方策は、耐熱性に優れる加熱硬化型のほうが水素数
密度は低いとの経験則をふまえると、耐熱性を低下させ
ることにつながると予想された。ところが、発明者らが
行った試験の結果、脂環式のジグリシジルエーテルを通
常のビスフェノールＡ型のエポキシ主剤に混合した場
合、あるいは主剤全量を脂環式のジグリシジルエーテル
とした場合でも、酸無水物を用いて加熱硬化すれば、２
００℃に加熱されても重量減少率が非常に小さいことが
分かった。この試験結果を受けて、発明者らは脂環式の
ジグリシジルエーテルを使用して、中性子遮蔽性能に優
れる高耐熱性の中性子遮蔽材を生成できるとの着想に至
った。また、金属水素化物を中性子遮蔽材用の常温硬化
型エポキシ樹脂に添加することは、水素数密度を高める
方策としては、よく知られている。ところが、常温硬化
型エポキシ樹脂とは異なる加熱硬化型のエポキシ樹脂の
中性子遮蔽材への適用に際して添加する場合には、特有
な問題として、酸無水物等の硬化剤と水素化金属との加
熱硬化条件下での反応速度が非常に大きくなり、水素を
散逸する可能性があることが懸念される。この問題につ
いては、発明者らが行った加熱硬化型エポキシ樹脂を硬
化剤で硬化させる際に水素化金属を添加して硬化物を得
る試験評価の結果、水素化金属は硬化剤や主剤と反応し
ないことが判明した。この試験結果を受けて、発明者ら
は加熱硬化型のエポキシ樹脂に水素化金属を添加するこ
とによって、水素数密度を高めることができるとの着想
に至った。

【００１９】エポキシ樹脂を中性子遮蔽体として使用す
る際には、難燃性を付与するために、金属酸化物の水和
物等を難燃剤として添加することがある。例えば、金属
キャスクに用いられる中性子遮蔽材は、難燃剤を添加し
た中性子遮蔽材の一例である。通常は、三水和アルミナ
を常温硬化型エポキシに添加して使用している。加熱硬
化型のエポキシ樹脂を中性子遮蔽材に適用する場合に特
有なこととして、加熱硬化しているときにおける難燃剤
からの脱水を検討する必要がある。難燃剤の脱水も、中
性子遮蔽材全体では水素密度の低下、すなわち遮蔽性能
の低下につながる。本発明の中性子遮蔽材は、主として
１５０℃ないし２００℃の温度条件で使用することを想
定していることから、エポキシ樹脂の硬化の過程では最
高約200℃まで加熱することがある。すなわち、加熱硬
化型に使用する難燃剤としては、２００℃以下の温度で
脱水を始める化合物は場合によっては適用できないこと
になり、難燃剤を選定するときの基準を明確にする必要
がある。

【００２０】三水和アルミナは、一般に脱水開始温度は
約２００℃とされている。これは、示差熱・熱重量分析
法により、毎分数℃の割合で比較的速やかに昇温した分
析での評価値である。これに対して、発明者らがより慎
重かつ精密な示差熱・熱重量分析を行った結果、約１７
０℃において既に有意な速度で脱水を始めることが判明
した。そのため、加熱硬化型のエポキシ樹脂には適用で
きない場合がある。一方、水酸化マグネシウムは、一般
に３１０℃程度から脱水を始めるとされているが、発明
者らが注意深く分析した結果、これよりも若干低く２９
０℃程度で有意な速度で脱水を始めることが分かった。
この温度は実際に加熱硬化に供される温度条件、すなわ
ち最高約２００℃よりも十分高く、実際の加熱硬化過程
では水酸化マグネシウムはほとんど脱水しないはずであ
る。これを確認するために、水酸化マグネシウムを２０
０℃に２００時間保持して重量減少率を求めた結果、重
量減少率は０.１％以下であった。以上の実験結果か
ら、加熱硬化型のエポキシ樹脂を中性子遮蔽材として適
用する場合、脂環式ポリアミン及びポリアミドアミン等
を硬化剤として用いて中温硬化するときの難燃剤は、三
水和アルミナ及び水酸化マグネシウムのいずれを使用し
てもよく、芳香族アミン及び酸無水物等を硬化剤として
使って最高約２００℃の高温で使用するときの難燃剤
は、水酸化マグネシウムが好適である、という難燃剤選
定基準が明確になった。水酸化マグネシウムが盛んに脱
水する温度域は３５０℃付近である。常温硬化型のエポ
キシ樹脂にはより低温側で熱分解するものがあり、その
場合には、３００℃程度で加熱されることを想定すると
水酸化マグネシウムは難燃化材としての役割を果たせな
いことがある。これに対して、ほとんどの加熱硬化型エ
ポキシ樹脂が熱分解する温度は、３５０℃近辺である。
従って、水酸化マグネシウムは加熱硬化型に好適な難燃
剤である。尚、加熱硬化の過程で若干の脱水が起きても
良い場合、例えば、脱水する分をはじめから考慮して遮
蔽厚さを設定するような場合には、高温で加熱硬化する
系に三水和アルミナを添加してもよい。また、一般産業
分野で難燃剤として使用されているリン化合物及びハロ
ゲン化物系難燃剤を、加熱硬化型エポキシ樹脂に添加し
て中性子遮蔽材として使用することも、水酸化マグネシ
ウムと同様の検討により可能であることを確認した。以
上、難燃剤に関して発明者らが行った評価の結果、加熱
硬化型エポキシ樹脂を用いた中性子遮蔽材に添加する難
燃剤の選定基準を明確にできた。

【００２１】耐熱性高分子材でできた中性子遮蔽材は、
中性子遮蔽性能を補うために、中性子吸収断面積の大き
なホウ素の化合物等を、中性子吸収材として添加するこ
とがある。例えば、金属キャスクで使用する遮蔽材はそ
の一例であり、通常、炭化ホウ素を常温硬化型エポキシ
樹脂に添加して使用する。一方、加熱硬化型のエポキシ
樹脂を中性子遮蔽材に使用する場合に特有なこととし
て、加熱硬化の際に、各成分、すなわちエポキシ樹脂，
酸無水物等の硬化剤、あるいは水酸化マグネシウム等
と、中性子吸収材成分（炭化ホウ素及び窒化ホウ素等）
とが高温条件で反応することが懸念される。発明者らの
実験の結果、炭化ホウ素及び窒化ホウ素は、加熱硬化の
際に、加熱硬化型のエポキシ樹脂，酸無水物等の硬化
剤、及び水酸化マグネシウム等と反応しないことが確認
できた。以上の検討の結果、加熱硬化型のエポキシ樹脂
を用いた中性子遮蔽材に、中性子吸収材として炭化ホウ
素及び窒化ホウ素等のホウ素化合物を添加すれば、硬化
物の特性を損なうことなく中性子遮蔽性能を改善できる
との着想に至った。同様の検討を踏まえると、ホウ素化
合物以外に酸化ガドリニウム及び酸化サマリウム等の中
性子吸収材も適用できる。

【００２２】以上、本発明は、いずれも発明者ら自らの
試験及び評価によって、加熱硬化型エポキシ樹脂を中性
子遮蔽材に適用できることを明らかにしたことに基づい
ている。

【００２３】なお、主剤は、ビスフェノールＡ型エポキ
シ化合物，ノボラック型エポキシ樹脂，脂環式のグリシ
ジルエーテル型エポキシ化合物，各種のグリシジルエス
テル型エポキシ化合物，グリシジルアミン型エポキシ化
合物、及びビフェニル型エポキシ化合物を単独であるい
は混合して用いることが望ましい。

【００２４】硬化剤は、芳香族アミン，脂環式アミン及
びポリアミドアミン等のアミン系硬化剤，酸無水物系硬
化剤及びイミダゾール系硬化促進剤を単独であるいは混
合して用いることが望ましい。ここで、硬化剤の添加量
について以下に述べる。主材中のエポキシ当量と硬化剤
中の活性水素当量の比が０.７−１.３の範囲を外れる
と、余剰の主材あるいは硬化剤が多量に存在することに
なる。主材，硬化剤ともに蒸気圧をもっているので、余
剰の主材または硬化剤が存在する硬化物を加熱すると、
これらが揮発して水素の減損をもたらすことになる。そ
のため、主材のエポキシ基当量と硬化剤の活性水素当量
の比は、０.７ないし１.３で望ましくは１に近いように
することで、加熱重量減少速度の遅い硬化物が得られ
る。

【００２５】難燃剤としては、水酸化マグネシウム，水
酸化アルミニウム及び水酸化カルシウム等の金属水酸化
物、その金属酸化物の水和物，ポリリン酸アンモニウム
等の無機リン酸化合物，リン酸エステル等の有機リン化
合物，ヘキサブロモベンゼン、及びテトラブロモビスフ
ェノールＡ等のハロゲン化合物のいずれかを単独である
いは幾つかを混合して用いるとよい。尚、難燃剤の割合
を高めることにより、難燃性は強化されるが、それとト
レードオフになるように水素数密度が減少し、また粘度
が高くなる。そのため難燃剤の割合を３０ないし６０重
量％の範囲にすることにより、遮蔽性能と耐火性、ある
いは作業性のバランスが取れた遮蔽材を得ることができ
る。

【００２６】中性子吸収材としては、熱中性子吸収断面
積が大きな同位体を用いることが望ましく、好ましく
は、炭化ホウ素及び窒化ホウ素等のホウ素化合物，酸化
カドミウム等のカドミウム化合物，酸化ガドリニウム等
のガドリニウム化合物、及び酸化サマリウム等のサマリ
ウム化合物である。尚、これらは一般に高価であるため
に、中性子吸収性能から最小割合を決めるとともに、遮
蔽材コストの観点から最高割合を設定することもでき
る。発明者らの遮蔽計算及びコスト評価の結果に基づく
と、中性子吸収材の割合を０.１ないし１０重量％の範
囲にすることにより、経済性と遮蔽性能のバランスが取
れた遮蔽材が得られる。

【００２７】なお、金属水素化合物としては水素化チタ
ン，水素吸蔵合金としてはマグネシウム・ニッケル合金
を用いることが望ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】（実施例１）ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂の主剤と種々の硬化剤との組合せでは、酸
無水物及び芳香族アミン等を用いて加熱硬化させて生成
された硬化物は、加熱重量減少速度が小さくて耐熱性が
優れる一方で、水素数密度が小さいことは、図１を用い
て前述した通りである。耐熱性を維持したまま水素数密
度を高めるためには、主剤として脂環式ジグリシジルエ
ーテル型エポキシ樹脂を使用する。ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂と脂環式ジグリシジルエーテル型エポキシ
樹脂とを種々の割合で混合した主剤を、酸無水物または
芳香族アミンを用いて加熱硬化した硬化物について、２
００℃における加熱重量減少速度を評価した実験結果を
図３に示す。この実験では、ビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂としては、エポキシ当量が１８０〜１９０ｇ／ｅ
ｑで、室温での粘度が約１００ｄＰａ・ｓのビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂を使用した。また、脂環式ジグリ
シジルエーテル型エポキシ樹脂としては、市販されてい
る、エポキシ当量が約２４０ｇ／ｅｑで、室温における
粘度が約３５ｄＰａ・ｓの水添ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂を使用した。酸無水物系の硬化剤としては、メ
チルシクロペンタジエンの無水マレイン酸付加物を極少
量のイミダゾール化合物と混合して使用した。芳香族ア
ミン系の硬化剤としては、メチレンジアニリン系のもの
を使用した。

【００２９】芳香族アミンで硬化させた場合、主剤中の
水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の割合が高くなる
につれて加熱重量減少速度が大きくなる。一方、酸無水
物を用いて硬化させた場合、水添ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂の割合が１００％の場合でも、加熱重量減少
速度は小さい。水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の
割合が高くなるにつれて硬化物中の水素数密度は高くな
り、中性子遮蔽性能は高くなる。このような知見を踏ま
え、本実施例では、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂を酸無水物で硬化して生成された硬化物を用いた中性
子遮蔽材について説明する。本実施例の中性子遮蔽材
は、主剤，硬化剤，硬化促進剤として上記した物質を使
用して製造される。本実施例の中性子吸収材は、以下の
ようにして製造されたものである。

【００３０】主剤として、エポキシ当量が約２４０ｇ／
ｅｑの水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を使用す
る。主剤１００重量部に対して、硬化剤として酸無水
物、例えばメチルシクロペンタジエンの無水マレイン酸
付加物を約６５重量部と、硬化促進剤である２−エチル
４−メチルイミダゾールを０.１ないし２重量部を加え
る。また、難燃剤として、一次粒子の平均粒径がおおよ
そ１μｍないし２μｍの水酸化マグネシウムを、主剤１
００重量部に対して１３０ないし２００重量部を加え
る。さらに、平均粒径が１００μｍ以下の炭化ホウ素粉
末を、主剤１００重量部に対して、約３重量部を加え
る。以上の各成分を、７０℃ないし１００℃の範囲の温
度で一定に保ちながら十分混練して均一化した後、予め
加温しておいた金型に注入する。これを、始めは約８０
℃ないし１３０℃で２時間ないし４時間程度加熱して一
次硬化させる。次に、約１４０℃ないし１７０℃で４時
間ないし１２時間程度保って二次硬化させ、その後必要
に応じて約２００℃まで昇温し、比較的短時間の最終硬
化を行った後、徐冷する。このようにして製造された硬
化物を、中性子遮蔽材として使用する。

【００３１】以上のように製造された本実施例の中性子
遮蔽材は、長期にわたって１５０℃〜２００℃の高温度
で加熱された場合でも、中性子遮蔽性能が低下しない。

【００３２】本実施例の中性子遮蔽材を適用した金属キ
ャスクを、図４を用いて説明する。金属キャスク１は、
容器を構成する外筒（外側容器）３内に内筒２を設け、
内筒（内側容器）２の外面にアルミニウムで構成される
伝熱フィン４を周方向に間隔を置いて取付けており、内
筒２の内側に格子状に形成された金属製バスケット６が
設けられる。上記のように製造された本実施例の中性子
吸収材５が、外筒３と内筒２との間で伝熱フィン４によ
って形成された各空間内に配置される。内筒２は、上方
が開口した炭素鋼製の筒であり、γ線遮蔽体である。金
属性バスケット６は、複数のセルを備え、それぞれのセ
ル内に使用済燃料集合体が充填される。内筒２の開口部
には放射性物質の漏洩を防止する一次蓋７が取り付けら
れ、さらにその外側に二次蓋８が取り付けられる。中性
子吸収材５が一次蓋７内にも配置される。冷却プールで
の冷却期間が短い使用済燃料集合体または高燃焼度燃料
集合体の使用済燃料集合体が、金属キャスク１の金属性
バスケット６内に７０体装荷された場合には、中性子吸
収材５の温度がその使用済燃料集合体から放出される熱
によって１５０℃〜２００℃に上昇する。しかしなが
ら、中性子吸収材５は長期にわたって１５０℃〜２００
℃の高温度で加熱された場合にも中性子遮蔽性能が低下
しないため、冷却プールでの冷却期間が短い使用済燃料
集合体または高燃焼度燃料集合体の使用済燃料集合体が
７０体装荷された場合でも金属キャスク１の中性子遮蔽
性能は低下しない。このように、金属キャスク１は、冷
却プールでの冷却期間が短い使用済燃料集合体または高
燃焼度燃料集合体の使用済燃料集合体の装荷体数を約６
０体以上に増加できる。本実施例の中性子吸収材は、原
子炉容器，原子燃料再処理施設，使用済燃料貯蔵施設及
び加速器施設等の放射性物質取扱施設の、１５０℃〜２
００℃の高温部の遮蔽材としても適用可能である。これ
らの施設への適用は、後述の実施例２〜５でも可能であ
る。

【００３３】エポキシ樹脂主剤は、水添ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂単独でなく、水添ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂との混
合であっても良い。また、混合するエポキシ樹脂は、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂だけでなく、ビスフェノ
ールＦ型エポキシ樹脂であってもよく、及びフェノール
ノボラック型エポキシ樹脂及びクレゾールノボラック型
エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂であっても
よい。また、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂以外で
も、グリシジルエステル型エポキシ樹脂，グリシジルア
ミン型エポキシ樹脂，ビフェニル型エポキシ樹脂及びナ
フタレン型エポキシ樹脂のいずれかであってもよい。一
方、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂については、
それ以外のエポキシ系化合物で分子内に含まれる水素数
が多い脂環式等の各種エポキシ系化合物に変更してもよ
い。加熱硬化に適した主剤と硬化剤の組合せであれば、
硬化物中の水素数密度が５×１０²²個／cm³ 以上になる
ように、主剤と硬化剤の組合せを決定してもよい。

【００３４】本実施例では硬化剤としてメチルシクロペ
ンタジエンの無水マレイン酸付加物を使用する例を説明
したが、それ以外の硬化剤として、無水フタル酸，無水
マレイン酸，無水メチルナジック酸，無水コハク酸，無
水ピロメリット酸，無水クロレンディック酸等、及びこ
れらの変性物等の公知酸無水物を用いることもできる。
また、各種の公知の酸無水物を混合して使用することも
できる。また、硬化に十分な時間をかけられるのであれ
ば、上記したイミダゾール系をはじめとする硬化促進材
は添加する必要はない。

【００３５】また、本実施例では難燃剤として水酸化マ
グネシウムを使用しているが、難燃性を付与する必要が
ない用途に用いる中性子遮蔽材であれば、難燃剤を添加
する必要はない。難燃剤を添加する場合には、加熱硬化
に伴う水素数密度の低下を考慮した中性子遮蔽材を製造
する場合には、水酸化マグネシウムの替りに水酸化アル
ミニウムを用いてもよい。また、難燃剤としては、水酸
化カルシウム及びハイドロガーネット等も使用可能であ
る。また、水酸化マグネシウムの添加量については、上
記では約８０℃程度で混練することを前提とした場合の
粘性と可使時間、加えて難燃性付与の観点から添加量を
決めたものであるが、逆に粘性が最大でも２００ｇ／ｅ
ｑ・ｓを超えないのであれば、その範囲で混練温度とあ
わせて添加量を変更してもよい。同様に、粘度が２００
ｇ／ｅｑ・ｓ以下である時間が少なくとも１時間以上継
続するような観点から添加量を決定しても良いし、硬化
物の酸素指数が２０を超えるような観点から難燃剤の添
加量を決定しても良い。

【００３６】また中性子吸収材は、炭化ホウ素以外に、
窒化ホウ素等のホウ素化合物を添加してもよい。用途に
よっては中性子吸収材を添加しなくてもよい。ホウ素化
合物を、酸化カドミウム，酸化ガドリニウムあるいは酸
化サマリウムで代替してもよい。（実施例２）本実施例では、脂環式ジグリシジルエーテ
ル型エポキシ樹脂を主剤として用い、硬化剤としては酸
無水物とアミン系の硬化剤とを混合して用いて得られる
加熱硬化型エポキシ樹脂を中性子遮蔽材として使用する
例を説明する。

【００３７】主材である脂環式ジグリシジルエーテル型
エポキシ樹脂としては、実施例１と同様の水添ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂を使用する。硬化剤のうち酸無
水物については、実施例１と同様のメチルシクロペンタ
ジエンの無水マレイン酸付加物を用いる。本実施例にお
ける硬化剤は、メチルシクロペンタジエンの無水マレイ
ン酸付加物と脂環式ポリアミンとを混合して用いる。更
に、イミダゾール化合物を硬化促進剤として使用する。
難燃剤及び中性子吸収材は、実施例１と同様に、それぞ
れ水酸化マグネシウムと炭化ホウ素を使用する。

【００３８】酸無水物を単独で使用する場合、主剤に対
する酸無水物の添加量は、主剤のエポキシ当量と酸無水
物当量との化学量論的な関係で決まる。酸無水物の水素
含有率は、比較的少なく、単独硬化系では主剤中に多く
含まれる水素を、酸無水物を添加することにより希釈し
ているような状況となっている。そこで本実施例では、
酸無水物の添加量を減らし、硬化剤として不足する分を
アミン系の硬化剤を加えることにより補う。所定量の主
剤を硬化するのに必要な硬化剤の量は、酸無水物に比べ
るとアミン系の硬化剤は、一般に半分ないし３分の１で
ある。従って、酸無水物の一部をアミン系硬化剤で置き
換えることにより、樹脂中の主剤の割合を相対的に高め
ることができ、その分、水素数密度を高めることが可能
となる。本実施例では、主剤中の全エポキシ基の約３０
％をアミン系の硬化剤と反応させ、残りを酸無水物と反
応させるような配合比を一例として記載する。主剤であ
る水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を１００重量
部、硬化剤のうち酸無水物は４５重量部、また脂環式ポ
リアミンは約８重量部、難燃剤である水酸化マグネシウ
ムは約１５０重量部、及び中性子吸収材である炭化ホウ
素の添加量は約３重量部とする。これらを約８０℃で混
練して均一化し、得られた混練物を金型に注入して実施
例１と同様に加熱硬化する。加熱硬化によって得られた
硬化物を中性子遮蔽材として使用する。

【００３９】以上のように製造された本実施例の中性子
遮蔽材は、長期にわたって１５０℃〜２００℃の高温度
で加熱された場合でも、中性子遮蔽性能が低下しない。
本実施例の中性子遮蔽材は、実施例１よりも更に水素数
密度を高くできる。本実施例の中性子遮蔽材を適用した
金属キャスクは、本実施例の中性子遮蔽材を中性子吸収
材５（図４参照）として用いている。本実施例の中性子
遮蔽材を適用した金属キャスク１は、冷却プールでの冷
却期間が短い使用済燃料集合体または高燃焼度燃料集合
体の使用済燃料集合体の装荷体数を約６０体以上に増加
できる。

【００４０】主剤，無水物，難燃剤及び中性子遮蔽材に
ついては、実施例１と同じように他の物質に変更するこ
とができる。また、硬化剤のうち脂環式ポリアミンにつ
いては、加熱硬化が可能なものであればいずれの公知化
合物を使用しても問題はない。（実施例３）本実施例では、酸無水物等を用いた加熱硬
化系に、水素化チタンを添加して得られる樹脂を中性子
遮蔽材とする例について説明する。

【００４１】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を主剤と
し、酸無水物を硬化剤として使用する。硬化反応を１日
程度で終了させるような場合には、イミダゾール化合物
等の硬化促進剤を使用する。これらに、難燃剤として水
酸化マグネシウム，中性子吸収材として炭化ホウ素、更
に水素化チタンを添加する。これらの混合物中で、水酸
化マグネシウムの割合は約３０％、炭化ホウ素の配合比
は約３％以下、水素化チタンの割合は２０％ないし３０
％とし、残りをビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とす
る。これらを、約８０℃で混練して均一化した後に金型
に注入し、実施例１に記載したような硬化条件において
製造された硬化物を中性子遮蔽材として使用する。

【００４２】主剤は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
以外に、その変性物や各種ノボラック型エポキシ樹脂等
のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂，グリシジルエス
テル型エポキシ樹脂，グリシジルアミン型エポキシ樹
脂，ビフェニル型エポキシ樹脂等であってもよい。ま
た、実施例１と同様に、脂環式ジグリシジルエーテル型
エポキシ樹脂を混合したものでもよい。また硬化剤は、
酸無水物以外では、加熱硬化用の各種の公知アミン系硬
化剤に変更してもよい。

【００４３】難燃剤や中性子吸収材は、実施例１と同様
に変更することができる。水素化チタンは、マグネシウ
ム・ニッケル合金等の水素吸蔵合金等に変更してもよ
い。

【００４４】以上のように製造された本実施例の中性子
遮蔽材は、長期にわたって１５０℃〜２００℃の高温度
で加熱された場合でも、中性子遮蔽性能が低下しない。
以上、本実施例によれば、長期に渡り加熱を受けた場合
でも、遮蔽性能が低下しない中性子遮蔽材を得ることが
できる。金属水素化物を使用して遮蔽材の水素数密度を
高くしているので、耐熱性と遮蔽性能が優れた中性子遮
蔽材を得ることができる。本実施例の中性子遮蔽材を適
用した金属キャスクは、本実施例の中性子遮蔽材を中性
子吸収材５（図４参照）として用いている。本実施例の
中性子遮蔽材を適用した金属キャスク１は、冷却プール
での冷却期間が短い使用済燃料集合体または高燃焼度燃
料集合体の使用済燃料集合体を約６０体以上に増加でき
る。（実施例４）図３に示した結果から、芳香族アミン系の
硬化剤を使う場合、主剤（ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂と水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂との混合
物）中の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の割合が
高くなると、水素数密度が高くなる反面、加熱重量減少
速度が大きくなる。しかしながら、水添ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂が５０重量％程度の割合までであれ
ば、１５０℃以上という高温条件においても十分使用可
能である。本実施例では、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂と水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を混合した
主剤を芳香族アミンによって加熱硬化して得られる硬化
物を中性子遮蔽材として使用する例について説明する。

【００４５】本実施例で使用する素材は、図３の結果が
得られた実験に用いた素材と同じ物を使用する。すなわ
ち、主材としてエポキシ当量が１８０ないし１９０ｇ／
ｅｑ程度のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、及びエポ
キシ当量が２４０ｇ／ｅｑ程度の水添ビスフェノールＡ
エポキシ樹脂を用い、芳香族アミンとしてはメチレンジ
アニリン系のものを使用する。

【００４６】主剤はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を
５０重量部と水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を５
０重量部とを混合して用いる。これに、芳香族アミンを
約３０重量部添加する。これに難燃剤として、水酸化マ
グネシウムを１００ないし１６０重量部を添加し、さら
に炭化ホウ素を約３重量部添加する。これらを７０℃な
いし１００℃の温度において一定として十分に混練し、
均一化する。それらの混練物であるその液状樹脂を金型
に注入する。その後、金型に注入した混練物を、はじめ
に８０℃ないし１２０℃において約２時間程度加熱して
一次硬化させる。次に、その混練物を更に１２０℃ない
し１８０℃において４時間ないし１２時間加熱して二次
硬化させ、その後、必要に応じて約２００℃まで昇温し
て比較的短時間の最終硬化を行った後、徐冷する。この
ようにして製造された硬化物を、中性子遮蔽材として使
用する。

【００４７】以上のように製造された本実施例の中性子
遮蔽材は、長期にわたって１５０℃〜２００℃の高温度
で加熱された場合でも、中性子遮蔽性能が低下しない。
本実施例の中性子遮蔽材を適用した金属キャスクは、本
実施例の中性子遮蔽材を中性子吸収材５（図４参照）と
して用いている。本実施例の中性子遮蔽材を適用した金
属キャスク１は、冷却プールでの冷却期間が短い使用済
燃料集合体または高燃焼度燃料集合体の使用済燃料集合
体の装荷体数を約６０体以上に増加できる。

【００４８】主剤として、水添ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂と組み合わせるエポキシ樹脂としては、ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂以外に、実施例１において列
挙したようなノボラック型エポキシ樹脂を始めとする等
の各種エポキシ樹脂を使用できる。また、水添ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂は、分子内に多数の水素原子を
含む脂環式エポキシ等の各種エポキシ化合物に変更して
もよい。硬化物の水素数密度が５×１０²²個／cm³ とす
る観点で、主剤や硬化剤を決定することもできる。

【００４９】硬化剤は、加熱硬化用であれば、いずれの
公知芳香族アミン系硬化剤でも問題なく使用できる。難
燃剤及び中性子吸収材についても、実施例１と同じよう
に他の物質に変更することが可能である。（実施例５）次に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を
脂環式ポリアミン系硬化剤単独で硬化させて得られる中
性子遮蔽材について説明する。主材である汎用のビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に対して、脂環
式ポリアミンを約３０重量部添加し、さらに三水和アル
ミナを１５０ないし２００重量部を加える。また、炭化
ホウ素粉末を例えば３重量部添加し、常温において十分
混合し、均一化する。この混合物である液状樹脂を金型
に注入して、室温において１日以上、好ましくは７日程
度かけて硬化させる。その後、約１２０℃ないし１５０
℃で二次硬化させる。更に、１８０℃ないし２００℃ま
で昇温して比較的短時間の最終硬化を行い、徐冷する。
硬化条件は、一次硬化温度を約４０℃から徐々に昇温し
て約９０℃にし、その後上記の条件で二次硬化させるよ
うにしてもよい。

【００５０】このようにして得られた硬化物を、金属キ
ャスクの内筒の外側に取り付ける。

【００５１】以上のように製造された本実施例の中性子
遮蔽材は、長期にわたって１５０℃〜２００℃の高温度
で加熱された場合でも、中性子遮蔽性能が低下しない。
本実施例の中性子遮蔽材を適用した金属キャスクは、本
実施例の中性子遮蔽材を中性子吸収材５（図４参照）と
して用いている。本実施例の中性子遮蔽材を適用した金
属キャスク１は、冷却プールでの冷却期間が短い使用済
燃料集合体または高燃焼度燃料集合体の使用済燃料集合
体の装荷体数を増加できる。なお、以上、本実施例によ
れば、長期に渡る加熱を受けた場合でも、遮蔽性能が低
下しない中性子遮蔽材を得ることができる。室温で一次
硬化を行うことにより、施工時の熱負荷を小さくでき
る。また、伝熱試験を行う際に、二次硬化を行うことも
可能となる。

【００５２】主剤は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
以外の、各種のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂，グ
リシジルエステル型エポキシ樹脂，グリシジルアミン型
エポキシ樹脂及びビフェニル型エポキシ樹脂のいずれか
に変更してもよい。また、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂は、架橋度を小さくするか、希釈剤等を用いて粘性
を下げて使用してもよいし、粘性を下げるように変性さ
れたタイプのものを用いてもよい。また、脂環式ジグリ
シジルエーテル型エポキシ樹脂等の水素含有率が高いエ
ポキシ化合物を、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を始
めとする各種エポキシ樹脂と混合するか、あるいは単独
で主剤とする等により、水素数密度の高い硬化物が得ら
れる。いずれのエポキシ樹脂を用いる場合にも、加熱し
て後硬化をすることにより、長期間にわたって遮蔽性能
が劣化しない遮蔽材を得ることができる。

【００５３】難燃剤や中性子吸収材は、実施例１と同じ
ように変更することが可能である。

【００５４】

【発明の効果】本発明の中性子遮蔽材は、１５０℃〜２
００℃の高温度で加熱された場合でも、中性子遮蔽性能
が低下しにくく、その温度範囲における中性子遮蔽能力
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】種々の硬化剤によってビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂を硬化して生成される各硬化物の加熱重量減少
速度の実験結果を比較した説明図である。

【図２】種々のエポキシ樹脂を加熱硬化して得られた硬
化物の加熱重量減少速度の実験結果を示す説明図であ
る。

【図３】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と水添ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂を混合したエポキシ樹脂主剤
を加熱硬化して得た硬化物の加熱重量減少速度の実験結
果を示す説明図である。

【図４】実施例１の中性子吸収材を適用した金属キャス
クの構成図である。

【符号の説明】

１…金属キャスク、２…内筒、３…外筒、４…伝熱フィ
ン、５…中性子吸収材、６…金属製バスケット。

フロントページの続き (72)発明者西高志茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者伊賀公紀茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所原子力事業部内 (72)発明者清水仁茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所原子力事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂を主成分の一つとする中性子
遮蔽材において、分子内にエポキシ基を二つ以上含む化
合物を少なくとも一つの成分として含む主剤に、前記エ
ポキシ基を開環重合させる硬化剤を添加して、室温より
も高い温度にして得られる硬化物で構成されることを特
徴とする中性子遮蔽材。
【請求項２】エポキシ樹脂を主成分の一つとする中性子
遮蔽材において、分子内にエポキシ基を二つ以上含む化
合物を少なくとも一つの成分として含む主剤に、前記エ
ポキシ基を開環重合させる硬化剤を添加して硬化すると
き、室温よりも高い温度にして得られる硬化物で構成さ
れることを特徴とする中性子遮蔽材。
【請求項３】前項主剤は、ビスフェノールＡ型エポキシ
化合物，ノボラック型エポキシ樹脂，脂環式のグリシジ
ルエーテル型エポキシ化合物，各種のグリシジルエステ
ル型エポキシ化合物，グリシジルアミン型エポキシ化合
物、及びビフェニル型エポキシ化合物を単独であるいは
混合して用い、前記硬化剤は、芳香族アミン，脂環式ア
ミン及びポリアミドアミン等のアミン系硬化剤，酸無水
物系硬化剤及びイミダゾール系硬化促進剤を単独である
いは混合して用いる請求項１または請求項２記載の中性
子遮蔽材。
【請求項４】前記主剤に添加された難燃剤が前記硬化物
に含まれている請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の中性子遮蔽材。
【請求項５】前記難燃剤は、水酸化マグネシウム，水酸
化アルミニウム，水酸化カルシウム等の金属水酸化物，
前記金属酸化物の水和物，ポリリン酸アンモニウム等の
無機リン酸化合物，リン酸エステル等の有機リン化合
物，ヘキサブロモベンゼン、及びテトラブロモビスフェ
ノールＡ等のハロゲン化合物のいずれかを含んでいる請
求項５記載の中性子遮蔽材。
【請求項６】前記主剤に添加された中性子吸収材が前記
硬化物に含まれている請求項１ないし請求項５のいずれ
かに記載の中性子遮蔽材。
【請求項７】前記中性子吸収材はホウ素化合物，カドミ
ウム化合物，ガドリニウム化合物及びサマリウム化合物
のいずれかを含んでいる請求項６記載の中性子遮蔽材。
【請求項８】前記主剤に添加された金属水素化物または
水素吸蔵合金が前記硬化物に含まれている請求項１ない
し請求項７のいずれかに記載の中性子遮蔽材。
【請求項９】前記硬化剤としてアミン系硬化剤を用いる
場合において、前記主剤に含まれるエポキシ基の当量に
対して、前記アミン系硬化剤に含まれる活性水素基の当
量の比率が、またはアミン系硬化剤と酸無水物系硬化剤
とを混合する際には活性水素基の当量と酸無水物の当量
の合計の比率が０.７〜１.３の範囲になる前記主剤と前
記硬化剤の配合比である請求項３に記載の中性子遮蔽
材。
【請求項１０】前記難燃剤として金属水酸化物またはそ
の金属酸化物の水和物を使用する場合、その割合が３０
ないし６０重量％となるように前記主剤に添加する請求
項５に記載の中性子遮蔽材。
【請求項１１】前記中性子吸収材として炭化ホウ素ある
いは窒化ホウ素を用いる場合、その割合が０.１ないし
１０重量％となるように前記主剤に添加する請求項７に
記載の中性子遮蔽材。
【請求項１２】請求項１ないし請求項８のいずれかに記
載の中性子遮蔽材において、各成分の配合比は、３０℃
ないし１００℃における、前記主剤及び前記添加物の液
状混合物の粘度が、少なくとも添加直後において２００
ｄＰａ・ｓを超えないような配合比である中性子遮蔽
材。
【請求項１３】請求項１ないし請求項８のいずれかに記
載の中性子遮蔽材において、各成分の配合比は、３０℃
ないし１００℃における、前記主剤及び前記添加物の混
合物の粘度が、２００ｄＰａ・ｓを超えない時間が少な
くとも１時間以上継続するような配合比である中性子遮
蔽材。
【請求項１４】請求項１ないし請求項８のいずれかに記
載の中性子遮蔽材において、各成分の配合比は、前記主
剤と前記添加物との硬化物における水素数密度が５×１
０⁵ 水素原子／cm³ 以上になるような配合比である中性
子遮蔽材。
【請求項１５】前記難燃剤の配合比は、加熱後の前記硬
化物の酸素指数が２０を超えるような配合比である請求
項４または５に記載の中性子遮蔽材。
【請求項１６】前記難燃材として水酸化マグネシウムを
用いる場合には、水酸化マグネシウムの平均粒径が０.
５ないし５μｍである請求項４または５に記載の中性
子遮蔽材。
【請求項１７】請求項１ないし請求項８のいずれかに記
載の中性子遮蔽材において、前記添加物が添加された前
記主剤を、始め３０℃ないし１３０℃で反応させて一次
硬化させ、その後、１３０℃ないし１８０℃において二
次硬化させて得られた前記硬化物により構成された中性
子遮蔽材。
【請求項１８】請求項１ないし請求項８のいずれかに記
載の中性子遮蔽材において、前記添加物が添加された前
記主剤を、始め室温において反応させて一次硬化させ、
その後、６０℃ないし１８０℃で二次硬化させて得られ
た前記硬化物により構成された中性子遮蔽材。
【請求項１９】外側容器と、前記外側容器内に設置され
た内側容器と、前記内側容器内に設置され、使用済燃料
集合体を収納するバスケットと、前記外側容器と前記内
側容器との間に配置された請求項１ないし請求項１８の
いずれかに記載の中性子吸収材とを備えたことを特徴と
する使用済燃料集合体貯蔵容器。