JP2008157801A - 中性子遮蔽低放射化コンクリートおよびモルタル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コンクリートまたはモルタルに、ホウ素含有化合物を配合し、中性子遮蔽低放射化コンクリートまたはモルタルとする。該中性子遮蔽低放射化コンクリートまたはモルタルは、例えばサイクロトロンを備えた照射室の床面部1における、表面床面部20に利用可能である。
【選択図】図1
Description
放射線を遮蔽するための遮蔽体の材質として、一般には汎用的な普通ポルトランドセメントを結合材として、単位水量を通常のコンクリートよりも増大させたコンクリートが用いられている。これらのコンクリートは水和反応による水(H2O)として水素原子を多く含み、この水素原子が高エネルギーを有する放射線(中性子)を効果的に減速させることができる。また、中性子とほぼ同質量の水素原子を多く含む材料をコンクリートに添加する等の方法もある。
放射性廃棄物の減容という観点から言えば、一般的なコンクリートにおける標的元素は、Co、Eu、Csなどであり、誘導放射能の発生は、エネルギーの低い熱中性子にほとんど起因している。
しかしながら、上述したような従来技術の中性子の遮蔽方法では、エネルギーの高い中性子を遮蔽するには有効であるが、エネルギーの低い中性子の遮蔽効果は不十分であり、このような熱中性子束も有効に低減させる技術が求められていた。
(1)少なくとも、ホウ素含有化合物を含んでなることを特徴とする中性子遮蔽低放射化コンクリート。
(2)骨材として低放射化石灰石を使用することを特徴とする前記(1)に記載の中性子遮蔽低放射化コンクリート。
(3)前記ホウ素含有化合物が、B4Cであることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の中性子遮蔽低放射化コンクリート。
(4)前記ホウ素含有化合物中のB2O3の含有量が0.5質量%以下であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化コンクリート。
(5)膨張材(剤)および/または収縮低減材(剤)をさらに含んでなることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化コンクリート。
(6)凝結・硬化調整剤をさらに含んでなることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化コンクリート。
(7)少なくとも、ホウ素含有化合物を含んでなることを特徴とする中性子遮蔽低放射化モルタル。
(8)骨材として低放射化石灰石を使用することを特徴とする前記(7)に記載の中性子遮蔽低放射化モルタル。
(9)前記ホウ素含有化合物が、B4Cであることを特徴とする前記(7)または(8)に記載の中性子遮蔽低放射化モルタル。
(10)前記ホウ素含有化合物中のB2O3の含有量が0.5質量%以下であることを特徴とする前記(7)〜(9)のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化モルタル。
(11)膨張材(剤)および/または収縮低減材(剤)をさらに含んでなることを特徴とする前記(7)〜(10)のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化モルタル。
(12)凝結・硬化調整剤をさらに含んでなることを特徴とする前記(7)〜(11)のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化モルタル。
(14)(1)、(8)記載のコンクリート或いはモルタルの材料分離、ブリーディング量(またはブリーディング率)を軽減する目的で低放射化混和材(例えば、タンカル、シリカ粉、シリカフューム、電融アルミナ粉など)や不分離性混和材を使用することを特徴とするコンクリート或いはモルタル。
(15)(1)、(8)記載のコンクリート或いはモルタルの水和熱を軽減する目的で混和材(例えば、タンカル、シリカ粉、電融アルミナ粉など)の量の調整や水和熱低減剤を使用することを特徴とするコンクリート或いはモルタル。
(16)(1)、(8)記載のコンクリート或いはモルタルに使用するセメント系材料として普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、白色セメント、(ハイ)アルミナセメントを少なくとも2種類以上混合して使用することを特徴とするコンクリート或いはモルタル。
また、骨材として低放射化石灰石を使用することにより、放射化がさらに低減する。
また、ホウ素含有化合物としてB4Cを使用することにより、厚みが薄くても同等な放射線遮蔽効果が得られる。
また、本発明者らの検討によれば、B2O3の存在がセメントの水和反応を阻害することが見出され、B2O3の含有量を一定値以下(0.5質量%以下)にすることにより、コンクリートまたはモルタルの硬化反応を高めることができる。
また、膨張材(剤)および/または収縮低減材(剤)をさらに配合することにより、中性子遮蔽効果を向上させるためにコンクリートまたはモルタル調製時の単位水量を増加させても、その乾燥収縮や自己収縮を低減することができる。
また、凝結・硬化調整剤をさらに配合することにより、B2O3が存在していたとしてもセメントの水和反応が阻害されない。
また、遮蔽機能として必要とされる部材寸法を小さくできることにより、セメントの水和熱の影響による温度ひび割れの発生確率を軽減し、欠陥の少ないコンクリートを製造できる。さらに、構造体に使用するコンクリート量の軽減が実現されることで、コスト削減、環境への負荷軽減へと貢献できる。
本発明の必須要件は、ホウ素含有化合物をコンクリートまたはモルタルに配合することにある。よく知られているように、コンクリートは一般的に、セメント、細骨材、粗骨材、その他の添加材(剤)を含み、モルタルは一般的に、セメント、細骨材、その他の添加材(剤)を含む。
膨張材(剤)としては、カルシウムサルホアルミネート・酸化カルシウム・無水石膏と水が反応してエトリンガイトを生成するもの、アルミン酸三カルシウムと石膏と水が反応してエトリンガイトを生成するもの(エトリンガイト系)、酸化カルシウム(生石灰)が水和して水酸化カルシウムを生成するもの(石灰系)、またはエトリンガイトおよび水酸化カルシウムの両方を生成するもの等が挙げられる。
また収縮低減材(剤)としては、低級アルコール−アルキレンオキシド付加物、ポリエーテル系、グリコールエーテル系、ポリオキシアルキレンアルキル−エーテルなどの界面活性剤等が挙げられる。
凝結・硬化調整剤は、凝結・硬化促進剤と凝結・硬化遅延剤がある。凝結・硬化促進剤としては、無機系ではカルシウム、ナトリウム、カリウムなどの塩化物、硝酸塩・亜硝酸塩、硫黄含有化合物などの無機塩類があり、有機系では、アミン類、有機酸カルシウム塩が用いられる。また、凝結・硬化遅延剤としては、無機系ではけいふっ化物、ほう酸類、りん酸類、亜鉛、鉛、銅酸化物などが、有機系では、カルボン酸(塩)、ケト酸(塩)、糖類、糖アルコール類、高分子有機酸塩など多くの化合物が用いられる。
混練後、所定の型枠に生コンクリートを投入し、十分な締め固めを行った後、養生を行うことにより本発明の中性子遮蔽低放射化コンクリートの構造体が得られる。養生条件はとくに限定するものではないが、せき板による被覆、養生マットまたは水密シートによる被覆、散水、噴霧、膜養生剤の塗布などによる湿潤養生などが挙げられる。
プレキャストコンクリートパネルのサイズは、遮蔽すべき放射線の種類や、加速器のサイズ等を勘案して適宜決定すればよいが、例えば厚みは50〜300mmである。
実施例1
下記表1に記載のコンクリートの調合にしたがって、本発明の中性子遮蔽低放射化コンクリートを製造した。
また、骨材として用いた石灰石のCo、Eu、Csなどの標的元素の含有量は、Coが0.2ppm、Euが0.05ppm、Csが0.04ppm程度であった。
コンクリート中のB2O3の含有量は(3〜5)×10−3質量%程度であったと考えられる。
結果を表2に示す。
一方、比較例における下部床面部10では、2005年制定クリアランスレベルで29.79と極めて高い値となり、本発明の中性子遮蔽低放射化コンクリートの有効性が確認された。
Claims (12)
- 少なくとも、ホウ素含有化合物を含んでなることを特徴とする中性子遮蔽低放射化コンクリート。
- 骨材として低放射化石灰石を使用することを特徴とする請求項1に記載の中性子遮蔽低放射化コンクリート。
- 前記ホウ素含有化合物が、B4Cであることを特徴とする請求項1または2に記載の中性子遮蔽低放射化コンクリート。
- B2O3の含有量が0.5質量%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化コンクリート。
- 膨張材(剤)および/または収縮低減材(剤)をさらに含んでなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化コンクリート。
- 凝結・硬化調整剤をさらに含んでなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化コンクリート。
- 少なくとも、ホウ素含有化合物を含んでなることを特徴とする中性子遮蔽低放射化モルタル。
- 骨材として低放射化石灰石を使用することを特徴とする請求項7に記載の中性子遮蔽低放射化モルタル。
- 前記ホウ素含有化合物が、B4Cであることを特徴とする請求項7または8に記載の中性子遮蔽低放射化モルタル。
- B2O3の含有量が0.5質量%以下であることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化モルタル。
- 膨張材(剤)および/または収縮低減材(剤)をさらに含んでなることを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化モルタル。
- 凝結・硬化調整剤をさらに含んでなることを特徴とする請求項7〜11のいずれかに記載の中性子遮蔽低放射化モルタル。
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