JP2013096764A - 放射線遮蔽用モルタル、これを用いた放射線遮蔽板及び放射線遮蔽容器 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性物質を含む汚泥等を収容し長期間に亘ってそれ自体に損傷を生じさせることなく、生活圏から隔離し、放射線を遮蔽すること。
【解決手段】不定形炭素等を除去したＣＮＴを配合した放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽用容器である。その肉厚内に鉛板を配してある。水１００ｍＬに塩化アンモニウム６．１９ｇ及びペンタエリトリトール１．７６ｇを溶解させた第１の溶液と、水５０ｍＬにジシアンジアミド１．７５ｇを溶解させた第２の溶液とを混合して第３の溶液を作成し、この第３の溶液に、プロピレングリコール０．０２ｇ、ＣＮＴ５ｇ及び水８５０ｍＬを加えて撹拌した後に濾過し、不定形炭素成分を除去したＣＮＴ分散液を得る。セメント１５ｋｇと砂４５ｋｇを混合した空練りモルタル６０ｋｇに、透明なＣＮＴ分散液１０００ｍＬを加えて混練し、放射線遮蔽用モルタルを作成し、これで成形した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、原発事故等で放出され敷地外に広く放出された放射性のセシウムやヨウ素又はそれらの崩壊によって生じた放射性のバリウムやキセノンから放射されるベータ線やガンマー線を遮蔽することができる放射線遮蔽用モルタル、これを用いた放射線遮蔽板及び放射線遮蔽容器に関するものである。

このような趣旨の放射線遮蔽用モルタル、これを用いた放射線遮蔽板及び放射線遮蔽容器については従来の技術を容易に見出しがたいが、中性子の遮蔽をも目的とする高レベルの放射線を遮蔽する放射線遮蔽用コンクリートに関する提案は見出される。

特許文献１の発明は、ＪＩＳ Ａ ５３０８に規定されるスラッジ固形分を含有して成る放射線遮蔽用コンクリートである。そして、前記スラッジ固形分の配合量は５０ｋｇ／ｍ^３ 以上であり、かつ前記スラッジ固形分の含水率は５重量％以上であるべきであるとされる。

従ってこの特許文献１の発明の放射線遮蔽用コンクリートは、水分含有率の高いスラッジ固形分を含有しているので、中性子線の遮蔽効果が高く、また比重も一般のコンクリートに比較して低下してはいないので、ガンマー線の遮蔽性能も維持されるものであるとされる。これはスラッジ固形分を採用したという点のみが特有の技術であり、それ以外に特別な技術は存在していない。

特許文献２の発明は、放射性物質を密封した密封体の周囲を取り囲み、前記密封体から発せられる放射線を遮蔽する放射線遮蔽用コンクリート中に、放射線の放射方向に対して平行又は垂直でない角度αをなして、コンクリートより質量の大きい材質からなるひび割れ誘発目地材を埋設する放射線遮蔽用コンクリートの製造方法である。
また以上において、前記ひび割れ誘発目地材は、その一端が密封体と対向しない側の放射線遮蔽用コンクリートの壁面に位置し、かつその一端に対向する他端が外壁面から放射線遮蔽用コンクリートの厚み方向における、該厚みの１５〜５０％に位置し、角度αが、放射線の放射方向とひび割れ誘発目地材における一端との交差角であって、３０〜５０°であるものである。
またひび割れ誘発目地材は、鉛、ステンレス、鋼のいずれかよりなるものである。
更に以上の方法で作成される放射線遮蔽用コンクリートである。

従ってこの特許文献２の発明の放射線遮蔽用コンクリートは、密封されている放射性物質から発せられる崩壊熱によって、その内外に温度差が生じ、この温度差によって外壁側の引張応力及び内壁側の圧縮応力が生じ、これによるひび割れの問題が生じるが、これを解決しようとするものであり、解決手段として前記のような材質のひび割れ目地材を前記のような態様で配したものである。

特許文献３の発明の放射線遮蔽用コンクリートは、少なくともハイアルミナセメント、電融アルミナからなる細骨材及び粗骨材を含有してなるものである。
そして以上の放射線遮蔽用コンクリートは、更にホウ素含有化合物を含有し、該ホウ素含有化合物がコレマナイトであり、前記粗骨材が電融アルミナからなり、前記ハイアルミナセメントのブレーン比表面積が４０００〜５０００ｃｍ^２ ／ｇである等のものである。

従ってこの特許文献３の発明の放射線遮蔽用コンクリートは、放射線を発する施設からの放射線を遮蔽し、内部の中性子核反応による放射化を抑制しようとするものである。ホウ素化合物をハイアルミナセメント等に組み合わせることにより、放射線遮蔽効果に優れると共に放射化し難いコンクリートとすることができるものである。

特開平１１−９４９９０号公報 特開２０００−３０４８９３号公報 特開２００７−３０３９５３号公報

本発明は、原発の事故等で放出され、地上、側溝内又は建物上等に堆積した放射性物質をその除染のために地表の削り取り、その他の手段でそれらの場所から除去した場合に、それらの放射性物質を含む汚泥を閉じ込め、長期間に亘って、それ自体に損傷を生じさせることもなく、該放射性物質を含む汚泥を生活圏から隔離保管することができる、放射線を効率的に遮蔽できる放射線遮蔽用モルタル、これを用いた放射線遮蔽板及び放射線遮蔽容器を提供することを解決の課題とする。

本発明の１は、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）を配合したモルタルで作成した放射線遮蔽用モルタルである。

本発明の２は、本発明の１の放射線遮蔽用モルタルにおいて、
ＣＮＴをモルタルに、重量比で、モルタル：ＣＮＴ＝１００：０．００８０〜０．０１５の割合で配合したものである。

本発明の３は、本発明の１又は２の放射線遮蔽用モルタルにおいて、
前記ＣＮＴとして不定形炭素を含む黒色炭素成分を除去したそれを採用したものである。

本発明の４は、本発明の３の放射線遮蔽用モルタルにおいて、
水に塩化アンモニウム及びペンタエリトリトールを、重量比で、水：塩化アンモニウム：ペンタエリトリトール＝１００：６．０４〜６．３４：１．７２〜１．８０の割合で混合して作成した第１の溶液と、
水にジシアンジアミドを、重量比で、水：ジシアンジアミド＝５０：１．７１〜１．７９の割合で混合して作成した第２の溶液とを、
前記第１の溶液と第２の溶液とが、重量比で、第１の溶液：第２の溶液＝１００：４７．８〜４８．０の割合になるように混合して第３の溶液を作成し、
この第３の溶液にＣＮＴ及び希釈水を、重量比で、第３の溶液：ＣＮＴ：希釈水＝１５０：５：８５０の割合で混合して撹拌・濾過することで、ＣＮＴから不定形炭素を含む黒色炭素分を除去したものである。

本発明の５は、本発明の４の放射線遮蔽用モルタルにおいて、
前記第３の混合溶液にＣＮＴ及び希釈水に加えてプロピレングリコールを、重量比で、第３の溶液：ＣＮＴ：希釈水：プロピレングリコール＝１５０：５：８５０：０．０２の割合で混合して撹拌・濾過することで、ＣＮＴから不定形炭素を含む黒色炭素分を除去したものである。

本発明の６は、本発明の１、２、３、４又は５の放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽板である。

本発明の７は、本発明の１、２、３、４又は５の放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽容器である。

本発明の８は、本発明の６の放射線遮蔽板において、
表面又は裏面若しくは内部に鉛板を配したものである。

本発明の９は、本発明の７の放射線遮蔽容器において、
外面又は内面若しくは内部に鉛板を配したものである。

本発明の１０は、本発明の８の放射線遮蔽板において、
前記鉛板の厚さを０．３〜２．０ｍｍの範囲で設定するものである。

本発明の１１は、本発明の９の放射線遮蔽容器において、
前記鉛板の厚さを０．３〜２．０ｍｍの範囲で設定するものである。

本発明の１２は、本発明の６、８又は１０の放射線遮蔽板において、
硫黄と石炭灰と鉄粉とを、重量比で、硫黄：石炭灰：鉄粉＝２５：４５：３０の割合で混合し、その混合物を１２０〜１５０℃に加熱・撹拌し、生じた流動体を表面又は裏面若しくはその双方にコーティングしたものである。

本発明の１３は、本発明の７、９又は１１の放射線遮蔽容器において、
硫黄と石炭灰と鉄粉とを、重量比で、硫黄：石炭灰：鉄粉＝２５：４５：３０の割合で混合し、その混合物を１２０〜１５０℃に加熱・撹拌し、生じた流動体を外面又は内面若しくはその双方にコーティングしたものである。

本発明の１４は、本発明の６、８又は１０の放射線遮蔽板において、
硫黄と石炭灰と鉄粉とジシクロペンタジエンとを、重量比で、硫黄：石炭灰：鉄粉：ジシクロペンタジエン＝２５：４５：３０：１．２５の割合で混合し、その混合物を１２０〜１５０℃に加熱・撹拌し、生じた流動体を表面又は裏面若しくはその双方にコーティングしたものである。

本発明の１５は、本発明の７、９又は１１の放射線遮蔽容器において、
硫黄と石炭灰と鉄粉とジシクロペンタジエンとを、重量比で、硫黄：石炭灰：鉄粉：ジシクロペンタジエン＝２５：４５：３０：１．２５の割合で混合し、その混合物を１２０〜１５０℃に加熱・撹拌し、生じた流動体を外面又は内面若しくはその双方にコーティングしたものである。

本発明の１の放射線遮蔽用モルタルによれば、容易にこれを作成可能であり、かつ作成したそれは、原発事故等で放射された放射性物質を含む汚泥等の放射線を遮蔽する十分な遮蔽能力を有するとともに、そのような比較的多量の水分を含む汚泥等に長期間に亘って接触しても容易にひび割れ等の損傷を生じさせないものでもある。

詳細には、モルタルは特定の種類のそれに限定されず、自由に選択可能である。一般的に使用されるポルトランドセメントと細骨材からなるモルタルにＣＮＴを混合し、適量の水を加えて混練することにより容易に作成できるものである。なお、ＣＮＴは、単層及び多層のそれの混合ＣＮＴを用いる。

また以上のように作成された本発明の１の放射線遮蔽用モルタルによれば、これによって成形した部材の表面から不定形炭素を含む黒色炭素成分が出てきてしまう不都合はあるが、ＣＮＴを含むことにより、放射線の遮蔽能力は十分なものとなり、かつモルタル中に分散したＣＮＴが強化材として機能するため、放射性物質を含有し、水分を含んだ汚泥がこれに長期間に亘って接触しても、ひび割れなどの劣化が生じ難くなるものである。それ故、この放射線遮蔽用モルタルで容器等を作成し、その中に放射性物質を含んだ汚泥等を収納した場合には、その厚さを従来のコンクリート等により構成した容器より十分薄く構成しても、それ以上の放射線遮蔽効果を得ることができる。

本発明の２の放射線遮蔽用モルタルによれば、本発明の１のそれと同様の効果を、より確実に得ることができる。

本発明の３の放射線遮蔽用モルタルによれば、その作成は、本発明の１と同様であるが、得られる放射線遮蔽用モルタルは、前記不定形炭素を含む黒色炭素分が除去されているので、その表面はモルタル本体の本来の色調であり、手で触って汚れるような物ではなくなる。従ってこれで容器等を作成した場合には、その保管とか移動の際の取り扱いがしやすいものとなる。放射線遮蔽能力に関しては、ＣＮＴから不定形炭素等の不純物が除外される結果、それを含む物と比べて、若干のその向上が認められる。強度等も同様であり、不定形炭素等を含む物より向上が認められ、放射性物質を含む含水汚泥等に長期に亘って接触しても容易にひび割れ等が発生することもない。

本発明の４の放射線遮蔽用モルタルによれば、簡単にかつ確実に不定形炭素を含む黒色炭素成分を除去し、殆どＣＮＴのみをモルタルに混合することが可能になる。これによって作成した黒色炭素成分を含む問題が解決され、黒色炭素成分を含まないＣＮＴを用いた既述の利点も当然に得られることになる。

本発明の５の放射線遮蔽用モルタルによれば、本発明の４の放射線遮蔽用モルタルで生じうる問題を容易に解決することができる。本発明の４の放射線遮蔽用モルタルは、前記したように、優れたものであるが、用いる一部の化学物質にそれが漏れると人体に悪影響を及ぼす虞のあるジシアンジアミドを含んでいる。これによる悪影響を少量のプロピレングリコールを添加することで、容易に解決している。

本発明の６の放射線遮蔽板によれば、前記本発明の１〜５の放射線遮蔽モルタルのいずれかで作成するものであるから、いずれによって作成したものであれ、従来のコンクリートやモルタルで作成した物に比較してより薄い板に作成して、より高い放射線遮蔽効果を得ることができる。それぞれの放射線遮蔽モルタルの有する効果を有するものとなる。主たる効果である放射線の遮蔽効果及びそれ自体の強度向上効果のいずれもが向上した物となっている。例えば、放射線遮蔽効果に関して、セシウム１３７から放射されるガンマー線の透過線量を１／１０にする厚さで比較すると、本発明の６の放射線遮蔽板は、普通コンクリートによる放射線遮蔽板の厚さと比較して、約７０％の厚さでそれが可能となる（なお、セシウム１３７は、それ自体はガンマー線を放射しないが、ベータ崩壊して生じたバリウム１３７ｍがガンマー線を放射するので、便宜的にそのように表示する。以下も同様である。）。

本発明の７の放射線遮蔽容器は、本発明の６の放射線遮蔽板に代えて放射線遮蔽容器に構成したものであるから、その効果の殆どが本発明の６の放射線遮蔽板と同様である。生活圏から隔離すべく閉じた空間内に放射性廃棄物等を閉じ込めることが出来る点のみが異なるものである。

本発明の８の放射線遮蔽板によれば、これが、本発明所定の放射線遮蔽モルタルで作成する板材の表裏面に鉛板を接合し又は内部に鉛板を埋設したものであるため、更に高い放射線遮蔽効果を発揮するものとなる。必要に応じて、一層の高い放射線遮蔽効果を、薄い鉛板を組み合わせることにより、重量の増加を最小限度に抑え、かつ厚さを極めて薄く保持しながら、確保することができるものである。

本発明の９の放射線遮蔽容器は、本発明の８の放射線遮蔽板に代えて放射線遮蔽容器に構成したものであるから、その効果の殆どは本発明の８の放射線遮蔽板と同様である。生活圏から隔離すべく、閉じた空間内に放射性汚染物を閉じ込めることが出来る点のみが異なるものである。

本発明の１０の放射線遮蔽板によれば、所定の放射線遮蔽モルタル製の板材に配する鉛板の厚さを０．３〜２．０ｍｍの間で適正に調整することで、当該の放射線遮蔽板自体の厚さを一定に保持しながら、放射線遮蔽能力を適正に調整し、これによって隔離しようとする放射性汚染物等に対応することができる。

本発明の１１の放射線遮蔽容器は、本発明の１０の放射線遮蔽板に代えて放射線遮蔽容器に構成したものであり、生活圏から隔離すべく、閉じた空間内に放射性物質を含んだ汚泥等の放射性汚染物を閉じ込めることが出来る点を除いては、その効果は本発明の１０の放射線遮蔽板と同様である。

本発明の１２の放射線遮蔽板又は本発明の１３の放射線遮蔽容器によれば、いずれもその表面に施す塗布材の作用により、放射線の遮蔽率が若干向上し、防水機能及び耐久性も向上する。放射線の遮蔽率は、２ｍｍの厚さでコーティングした場合で約５％の向上である。また不定形炭素を含む黒色炭素分を除去していないＣＮＴを使用した場合は、その黒色炭素分が板又は容器の表面から徐々に外部に出てしまうことがあるが、このコーティングによってこれも完全に防止できる。更に前記黒色炭素分を除去するための一部の化学物質としてジシアンジアミドを用いた場合であっても、このコーティングによってその健康阻害作用はほぼ完全に防止できることにもなる。

本発明の１４の放射線遮蔽板又は本発明の１５の放射線遮蔽容器によれば、それぞれの表裏面又は内外面に配する塗布材を、他の効果を完全に維持しながら難燃性にすることができる。また硫黄臭を減少させることもできる。

(a)は実施例１の放射線遮蔽容器の概略平面図、(b)は正面概略断面図。 (a)は実施例４の放射線遮蔽容器の概略平面図、(b)は正面概略断面図。 (a)は実施例５の放射線遮蔽容器の概略平面図、(b)は正面概略断面図。

本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて、図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施例１は、モルタルにＣＮＴを配合した放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽用容器に関する。

セメント１５ｋｇと細骨材（砂）４５ｋｇを均一に混合した空練りモルタルに、ＣＮＴ０．００５ｋｇを混合し、更に若干空練り後、該ＣＮＴ混合モルタル６０．００５ｋｇに水１Ｌを加えて撹拌し、放射線遮蔽用モルタルを作成した。
前記セメントとしては最も一般的なポルトランドセメントを使用し、前記細骨材である砂は、篩にかけて２ｍｍ以下の粒径に調整したものを使用した（以下の他の実施例においても同様）。前記ＣＮＴは、製造の過程で生じた不定形炭素等の黒色炭素成分を含むそれであり、かつ単層及び多層のそれが混合状態になっているものを採用した（以下の他の実施例においても同様）。

こうして作成したフレッシュモルタルである前記放射線遮蔽用モルタルを予め作成しておいた、図示しない容器本体用及び蓋体用の型枠に打ち込んで、図１(a)、(b)に示すような放射線遮蔽容器１を作成した。これは、公知の通常のモルタル製品を作成するのと同様の手順によって行ったものである。

この実施例１の放射線遮蔽容器１は、容器本体１ａと蓋体１ｂとからなる。容器本体１ａは、図１(a)、(b)に示すように、有底の円筒状であり、上部開口部の周囲には二段の段差部が形成してある。この容器本体１ａの直径は５００ｍｍ、高さは４７０ｍｍ、底部の厚さ及び周側部の厚さはいずれも５０ｍｍに構成したものである。

また蓋体１ｂは、直径５００ｍｍの円板状の本体の下面中央に、前記容器本体１ａの上部開口部の周囲に構成した二段の段差部に対応する二段の段差部を周囲に備えた突部が構成してあり、該蓋体１ｂを前記容器本体１ａの上部に配置すると、その下面中央の突部が、該容器本体１ａの上部開口部に嵌合状態となるようになっている。この蓋体１ｂはその上面から下面中央の突部の下面までの厚さを５０ｍｍに構成してある。周囲の容器本体１ａの上縁に載る部分の厚さは３０ｍｍになっている。

この実施例１の放射線遮蔽容器は、その表面は黒色である。手で触れると若干手が黒色に汚れる。黒色成分は不定形炭素等の黒色炭素分である。肉厚部の厚さが５０ｍｍと薄いので、放射線遮蔽容器としては非常に軽量のものとなった。
またこの実施例１の放射線遮蔽容器は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は、３２．７％であった。

この実施例２は、モルタルにＣＮＴを配合した放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽容器に関し、実施例１のそれと、材料、その配合割合、手順及び作成する放射線遮蔽容器の形状等のいずれに関しても同様に行ったものである。実施例１と異なるのは作成する放射線遮蔽容器の容器本体の底部及び周側部の厚さと、蓋体の上面から下面中央の突部の下面までの厚さのみであり、具体的には、実施例１のそれらが５０ｍｍであるのに対して、実施例２のそれらは７０ｍｍとし、２０ｍｍほど厚くした点だけである。

この実施例２の放射線遮蔽容器は、実施例１のそれと同様にその表面は黒色である。手で触れると若干手が黒色に汚れる。また同様に黒色成分は不定形炭素等の黒色炭素分である。実施例１のそれよりは厚いが、放射線遮蔽用容器としては、厚さが７０ｍｍと十分に薄いので、やはり放射線遮蔽容器としては非常に軽量のものとなった。
またこの実施例２の放射線遮蔽容器は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は、３６．４％であった。

この実施例３は、モルタルに不定形炭素等を除去したＣＮＴを配合した放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽容器に関する。

先ずＣＮＴから不定形炭素等の不要な黒色炭素成分を除去する。
水１００ｍＬに塩化アンモニウム６．１９ｇ及びペンタエリトリトール１．７６ｇを溶解させた第１の溶液と、水５０ｍＬにジシアンジアミド１．７５ｇを溶解させた第２の溶液とを混合して第３の溶液を作成し、この第３の溶液に、プロピレングリコール０．０２ｇと共に、ＣＮＴ５ｇ及び水８５０ｍＬを加えてよく撹拌した後に濾過する。こうして不要な黒色の成分が除去され、透明なＣＮＴ分散液が得られる。

前記濾過は濾紙を使用して行ったもので、粗大な不定形炭素成分等を除去したものである。

他方、セメント１５ｋｇと細骨材（砂）４５ｋｇを均一に混合した空練りモルタルを準備し、この空練りモルタル６０ｋｇに、前記透明なＣＮＴ分散液１０００ｍＬを加えて十分に混練し、放射線遮蔽用モルタルを作成した。

こうして作成したフレッシュモルタルである前記放射線遮蔽用モルタルを予め作成しておいた、図示しない容器本体用及び蓋体用の型枠に打ち込んで、実施例２と全く同一寸法形状の放射線遮蔽容器を作成した。この場合も、公知のモルタル製品を作成するのと同様の手順によって行ったものである。

この実施例３の放射線遮蔽容器は表面がモルタル色である。使用したＣＮＴから不定形炭素等の黒色炭素成分が除去されているので、手で触れても汚れるような虞は全くない。黒色炭素成分の除去にジシアンジアミドを用いているが、プロピレングリコールを更に配合することで、その人の健康に対する悪影響を回避できるようにしている。またこの実施例３の放射線遮蔽用容器は、実施例２のそれと同様に、厚さが７０ｍｍと十分に薄いので非常に軽量のものとなった。
またこの実施例３の放射線遮蔽容器は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は、３９．５％であった。

この実施例４は、モルタルにＣＮＴを配合した放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽容器であって、その肉厚内に鉛板を配したものに関する。

セメント１５ｋｇと細骨材（砂）４５ｋｇを均一に混合した空練りモルタルに、ＣＮＴ０．００５ｋｇを混合し、更に若干空練り後、該ＣＮＴ混合モルタル６０．００５ｋｇに水１Ｌを加えて撹拌し、放射線遮蔽用モルタルを作成した。

こうして作成したフレッシュモルタルである前記放射線遮蔽用モルタルを予め作成しておいた、図示しない容器本体用及び蓋体用の型枠にそれぞれ打ち込んで放射線遮蔽用容器２を構成する容器本体２ａ及び蓋体２ｂを成形する。それぞれの外形寸法は、実施例１のそれらと全く同様である。上記の容器本体用及び蓋体用のそれぞれの型枠には、予め１ｍｍの厚さの鉛板２ｃを配置しておき、図２(a)、(b)に示すように、鉛板２ｃは、容器本体２ａにおいては、その内部、より具体的には周側部２ａ１の内側及び底部２ａ２の内側に埋設状態に、蓋体２ｂにおいては、その内部、より具体的には厚み方向の中間付近に埋設状態に、それぞれなるように配置する。

このように成形したこの実施例４の放射線遮蔽容器２の容器本体２ａ及び蓋体２ｂは、いずれも実施例１及び２のそれらと同様に、表面が黒色である。
またこの実施例４の放射線遮蔽容器２は、容器本体２ａ及び蓋体２ｂの内部に鉛板２ｃを埋設したものであるが、鉛板２ｃは厚さが１ｍｍであり、容器本体２ａ及び蓋体２ｂはいずれも厚さが５０ｍｍと十分に薄いので非常に軽量のものとなった。
更にこの実施例４の放射線遮蔽容器は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は７９．２％であった。

この実施例５は、モルタルにＣＮＴを配合した放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽容器であって、その肉厚内に鉛板を配し、かつ内外面にコーティングを施したものに関する。

放射線遮蔽用モルタルの作成及び鉛板を埋設した放射線遮蔽容器の容器本体及び蓋体の成形までは実施例４と全く同様に行う。このように成形した放射線遮蔽容器４は、図３(a)、(b)に示すとおりであり、容器本体３ａ及び蓋体３ｂは、成形時点ではいずれも表面が黒色である。そしてこのように成形した容器本体３ａの内外面及び蓋体３ｂの内外面には、下記のコーティングを行う。

硫黄２５０ｇ、石炭灰４５０ｇ、鉄粉３００ｇ及びジシクロペンタジエン１２．５ｇを混合し、均一に撹拌した上で、これを加熱用容器中に入れて１４０℃に加熱し、溶融状態になった混合液をコンプレッサで圧力をかけて送り出し、前記容器本体３ａの内外面及び蓋体３ｂの内外面を噴射装置でコーティングする。コート３ｄの厚さは２~３ｍｍとする。なお、前記石炭灰及び鉄粉はいずれも２ｍｍ以下に粒径を揃えたものである。

この実施例５の放射線遮蔽容器３は表面がほぼ茶褐色となっている。表面は、硫黄等よりなるコート材の色である。このコート材は１２０℃程度に加熱した場合はねずみ色であるが、徐々に温度を上げると茶褐色になる。この実施例５では１４０℃に加熱したので茶褐色になっていた。使用した放射線遮蔽用モルタルは、ＣＮＴから黒色炭素成分を除去していないので、黒色になっていたが、これは完全に被覆され、外部に漏れる虞は全くないものとなっている。またこのコート材によるコート３ｄは、非常に耐久性が高く、密度が高いので、外部との隔離が確実になり、コーティングによってモルタル表面の酸化が長期に亘って回避できる。防水性も向上する。

またこの実施例５の放射線遮蔽用容器は、容器本体３ａ及び蓋体３ｂの内部に鉛板３ｃを埋設したものであるが、鉛板３ｃは厚さが１ｍｍであり、容器本体３ａ及び蓋体３ｂはいずれも厚さが５０ｍｍと十分に薄いので非常に軽量のものとなった。
更にこの実施例５の放射線遮蔽容器は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は８４．４％であった。

この実施例６は、モルタルにＣＮＴを配合した放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽用容器であって、その肉厚内に鉛板を配し、かつ内外面にコーティングを施したものに関する。

この実施例６は、実施例５と殆ど同一であり、異なるのは放射線遮蔽容器の容器本体の底部及び周側部の厚さと、蓋体の上面から下面中央の突部の下面までの厚さのみであり、具体的には、実施例５のそれらがいずれも５０ｍｍであるのに対して、実施例６のそれらは７０ｍｍであり、２０ｍｍほど厚い点のみである。

この実施例６の放射線遮蔽容器は作用効果の面でも実施例５のそれと殆ど同様である。以下には異なる点のみ示す。
この実施例６の放射線遮蔽容器は、容器本体及び蓋体の厚さが７０ｍｍと実施例５のそれより厚くなったが、コンクリートによって作成される一般のそれと比較すれば、十分に薄いので非常に軽量のものである。
更にこの実施例６の放射線遮蔽容器は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は９３．０％であった。

この実施例７は、モルタルに不定形炭素等を除去したＣＮＴを配合した放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽用容器であって、その肉厚内に鉛板を配したものに関する。

先ずＣＮＴから不定形炭素等の不要な黒色炭素成分を除去する。
水１００ｍＬに塩化アンモニウム６．１９ｇ及びペンタエリトリトール１．７６ｇを溶解させた第１の溶液と、水５０ｍＬにジシアンジアミド１．７５ｇを溶解させた第２の溶液とを混合して第３の溶液を作成し、この第３の溶液に、プロピレングリコール０．０２ｇと共に、ＣＮＴ５ｇ及び水８５０ｍＬを加えてよく撹拌した後に濾過する。こうして不要な黒色の成分を除去され、透明なＣＮＴ分散液が得られる。

前記濾過は濾紙を使用して行ったもので、粗大な不定形炭素成分等を除去したものである。

他方、セメント１５ｋｇと細骨材（砂）４５ｋｇを均一に混合した空練りモルタルを準備し、この空練りモルタル６０ｋｇに、前記透明なＣＮＴ分散液１０００ｍＬを加えて十分に混練し、放射線遮蔽用モルタルを作成した。

こうして作成したフレッシュモルタルである前記放射線遮蔽用モルタルを予め作成しておいた、図示しない容器本体用及び蓋体用の型枠にそれぞれ打ち込んで放射線遮蔽容器を構成する容器本体及び蓋体を成形する。それぞれの外形寸法は、実施例４、５のそれらと全く同様である。従って、ここでは、同一の符号を使用して説明する。上記の容器本体用及び蓋体用のそれぞれの型枠には、予め１ｍｍの厚さの鉛板２ｃを配置しておき、実施例４に関する図２(a)、(b)に示すように、鉛板２ｃは、容器本体２ａにおいては、その内部、より具体的には周側部２ａ１の内側及び底部２ａ２の内側に埋設状態に、蓋体２ｂにおいては、その内部、より具体的には厚み方向の中間付近に埋設状態に、それぞれなるようにしたものである。

こうして作成された実施例７の放射線遮蔽容器２は表面がモルタル色である。使用したＣＮＴから不定形炭素等の黒色炭素成分が除去されているからであり、接触しても汚れることはない。黒色炭素成分の除去にジシアンジアミドを用いているが、プロピレングリコールを更に配合して人の健康に対する悪影響を回避できるようにしている。
またこの実施例７の放射線遮蔽用容器２は、内部に鉛板２ｃを配してあるが、それは１ｍｍの厚さのものに過ぎず、これ自体の厚さも５０ｍｍと十分に薄いので非常に軽量のものとなっている。
またこの実施例７の放射線遮蔽容器２は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は、８４．１％であった。

この実施例８は、モルタルに不定形炭素等を除去したＣＮＴを配合した放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽容器であって、その肉厚内に鉛板を配したものに関する。

この実施例８は、実施例７と殆ど同一であり、異なるのは放射線遮蔽容器の容器本体の底部及び周側部の厚さと、蓋体の上面から下面中央の突部の下面までの厚さのみであり、具体的には、実施例７のそれらがいずれも５０ｍｍであるのに対して、実施例８のそれらは７０ｍｍであり、２０ｍｍほど厚い点のみである。

この実施例８の放射線遮蔽容器は作用効果の面でも実施例７のそれと殆ど同様である。以下には異なる点のみ示す。
この実施例８の放射線遮蔽容器は、容器本体及び蓋体の厚さが７０ｍｍと実施例７のそれより厚くなったが、コンクリートによって作成される一般のそれと比較すれば、十分に薄いので非常に軽量のものである。
更にこの実施例８の放射線遮蔽容器は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は９３．４％であった。

この実施例９は、モルタルに不定形炭素等を除去したＣＮＴを配合した放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽容器であって、その肉厚内に鉛板を配し、かつ内外面に表面を保護するコーティングを施したものに関する。

実施例９の放射線遮蔽容器は、実施例７の放射線遮蔽容器を作成し、その容器本体及び蓋体の双方の内外面に以下のコーティングを施したものである。

硫黄２５０ｇ、石炭灰４５０ｇ、鉄粉３００ｇ及びジシクロペンタジエン１２．５ｇを混合し、均一に撹拌した上で、これを加熱用容器中に入れて１４５℃に加熱し、溶融状態になった混合液をコンプレッサで圧力をかけて送り出し、前記容器本体の内外面及び蓋体の内外面に噴射装置でコーティングを施す。コーティング厚さは２~３ｍｍとする。なお、前記石炭灰及び鉄粉はいずれも２ｍｍ以下に粒径を揃えたものである。

この実施例９の放射線遮蔽容器は、実施例５のそれと同様に、表面がほぼ茶褐色となっている。表面は、以上の硫黄等よりなるコート材の色である。この実施例９では１４５℃に加熱したので茶褐色になっていた。使用した放射線遮蔽用モルタルは、ＣＮＴから黒色炭素成分を除去しているので、黒色成分が外部に出てくる問題はないが、表面が完全に被覆され、コート材によってモルタル表面の酸化が長期に亘って回避できる。このコート材によるコートは、非常に耐久性が高く、密度が高いので、外部との隔離が確実になるのがその理由である。防水性も向上する。

この実施例９の放射線遮蔽容器は、容器本体及び蓋体の厚さが７０ｍｍあるが、コンクリートによって作成される一般のそれと比較すれば、十分に薄いので非常に軽量のものである。
更にこの実施例９の放射線遮蔽容器は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は９６．１％であった。

＜比較例１＞
この比較例１は一般的なモルタルで作成した放射線遮蔽用容器に関する。
セメント１５ｋｇと細骨材（砂）４５ｋｇを均一に混合した空練りモルタルに、水１Ｌを加えて撹拌し、フレッシュモルタルを作成した。
前記セメントとしては、実施例１〜９で使用したのと同様の最も一般的なポルトランドセメントを使用し、前記細骨材である砂も、実施例１〜９で使用したものと同様に、篩にかけて２ｍｍ以下の粒径に調整したものを使用した。

こうして作成した前記フレッシュモルタルを予め作成しておいた、図示しない容器本体用及び蓋体用の型枠に打ち込んで、実施例１のための図１(a)、(b)に示す放射線遮蔽容器１と全く同様の外形寸法の比較例１の放射線遮蔽容器を作成した。これは、公知の通常のモルタル製品を作成するのと同様の手順によって作成したものである。

この比較例１の放射線遮蔽容器は、実施例１〜９のそれと同様に、容器本体と蓋体とからなる。実施例１のそれと、前記のように全く同一の外形寸法であるから、容器本体は、有底の円筒状であり、上部開口部の周囲には二段の段差部が形成してある。この容器本体の直径は５００ｍｍ、高さは４７０ｍｍ、底部の厚さ及び周側部の厚さはいずれも５０ｍｍに構成したものである。

また蓋体は、直径５００ｍｍの円板状の本体の下面中央に、前記容器本体の上部開口部の周囲に構成した二段の段差部に対応する二段の段差部を周囲に備えた突部が構成してあり、該蓋体を前記容器本体の上部に配置すると、その下面中央の突部が、該容器本体の上部開口部に嵌合状態となるようになっている。この蓋体はその上面から下面中央の突部の下面までの厚さを５０ｍｍに構成してある。周囲の容器本体の上縁に載る部分の厚さは３０ｍｍになっている。

またこの比較例１の放射線遮蔽容器は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は、２０％であった。

＜比較例２＞
この比較例２は一般的なモルタルで作成した放射線遮蔽容器であって、比較例１の放射線遮蔽容器とはその一部の寸法のみが異なるものである。すなわち、放射線遮蔽容器を構成する容器本体の厚さ、より具体的には、その周側部と底部の厚さが、比較例１では、５０ｍｍであるのに対し、比較例２では、７０ｍｍであり、放射線遮蔽容器を構成する他の要素である蓋体の厚さが、比較例１では、５０ｍｍであるのに対して、比較例２では、７０ｍｍであることである。他の寸法は全て同一である。

この比較例２の放射線遮蔽容器は、後記放射線遮蔽試験に従って試験した結果、ガンマー線に対するその放射線遮蔽率は、２５％であった。

＜放射線遮蔽試験＞
試験方法：測定対象汚泥の放射する放射線量を室外の一定地点の一定高さ位置で測定し、その測定値から予め測定しておいた該一定地点の該一定高さ位置の空間線量の値を減算し、得られた値を測定対象汚泥の放射線量（汚泥放射線量）とする。
前記測定対象汚泥を収納した放射線遮蔽容器を前記室外の一定地点の一定高さ位置に配置し、その外部の所定位置で、放射線量を測定し、その測定値から予め測定しておいた該一定地点の該一定高さ位置の空間線量の値を減算し、得られた値を放射線遮蔽容器を透過した測定対象汚泥の放射線量の値（透過放射線量）とする。
放射線遮蔽容器の放射線遮蔽率は、
放射線遮蔽率＝（汚泥放射線量−透過放射線量）／汚泥放射線量×１００
で求めた。

以上において、
基準となる測定対象汚泥は、福島第１原発の排水路空採取した汚泥であり、用いた放射線測定装置は、環境放射線モニタ PA-1000 Radi（株式会社堀場製作所）である。この放射線測定装置の仕様は、以下の表１に示すとおりである。

＜考察＞
実施例１、２は、一定割合でＣＮＴを配合したモルタルで作成した放射線遮蔽容器であり、これをＣＮＴを配合していない比較例１、２と比較すると、前者の方が遮蔽率が高く、後者の方が低いことから、ＣＮＴを配合することにより、モルタルの放射線遮蔽能力が向上することが分かる。

またＣＮＴから不定形炭素等の黒色炭素成分を除去すると、当然、これを配合したモルタルで作成した放射線遮蔽容器はモルタル色となり、触れても黒色に汚れるようなことはなくなるが、そのように作成した実施例３の放射線遮蔽容器の放射線遮蔽率と、不定形炭素等を除去しないＣＮＴを配合したモルタルで作成した実施例２の放射線遮蔽容器とを比較すると（両者は肉厚部の厚さを含む寸法形状の全てが一致している）、実施例３のそれの方が約３％程遮蔽率が高い。モルタルに配合するＣＮＴ中の不純物が減少することにより、遮蔽率が向上することになったと理解できる。

実施例６の放射線遮蔽容器と実施例９の放射線遮蔽容器とは、後者が不定形炭素を除去したＣＮＴを配合したモルタルを用いているのに対して、前者は除去しないＣＮＴを配合したモルタルを用いている点が異なるのみである。後者の方が遮蔽率が３％程向上しているのは以上と符合する。

また硫黄等よりなるコート材は、密度が高く、耐久性が極めて高いものであり、これを施すと、放射線遮蔽容器の表面が保護され、これによってその酸化が長期に亘って防止され、防水性も向上するが、このコートを施した実施例５の放射線遮蔽容器の放射線遮蔽率と、同一寸法形状のこのコートを施していない実施例４の放射線遮蔽容器のそれとを比較すると、実施例５の方が５％程高い。すなわち、このコートによって放射線遮蔽率が向上することが分かる。

また実施例８の放射線遮蔽容器と、実施例９の放射線遮蔽容器とは、前記コートの有無のみがその違いであるが、それらの放射線遮蔽率を比較すると、ここでもコートを付することによって３％に近い放射線遮蔽率の向上が認められる。

実施例１の放射線遮蔽容器と実施例２の放射線遮蔽容器、実施例５の放射線遮蔽容器と実施例６の放射線遮蔽容器、及び実施例７の放射線遮蔽容器と実施例８の放射線遮蔽容器は、それぞれそれらを構成する容器本体の周側部及び底部の厚さ並びに蓋体の厚さのみが異なる、すなわち、それぞれ前者が５０ｍｍであるのに対して後者が７０ｍｍである点のみが異なる。それぞれの放射線遮蔽率について、前者のそれと後者のそれとを比較すると、当然の結果であるが、いずれも厚さの厚い後者の方が遮蔽率が高い結果となっている。

本発明は、放射線遮蔽用モルタル、放射線遮蔽板及び放射線遮蔽容器の製造分野で利用することができる。

１ 放射線遮蔽容器
１ａ 容器本体
１ｂ 蓋体
２ 放射線遮蔽容器
２ａ 容器本体
２ａ１ 周側部
２ａ２ 底部
２ｂ 蓋体
２ｃ 鉛板
３ 放射線遮蔽容器
３ａ 容器本体
３ｂ 蓋体
３ｃ 鉛板

Claims (15)

1. ＣＮＴを配合したモルタルで作成した放射線遮蔽モルタル。
2. ＣＮＴをモルタルに、重量比で、モルタル：ＣＮＴ＝１００：０．００８０〜０．０１５の割合で配合した請求項１の放射線遮蔽用モルタル。
3. 前記ＣＮＴとして不定形炭素を含む黒色炭素分を除去したそれを採用した請求項１又は２の放射線遮蔽用モルタル。
4. 水に塩化アンモニウム及びペンタエリトリトールを、重量比で、水：塩化アンモニウム：ペンタエリトリトール＝１００：６．０４〜６．３４：１．７２〜１．８０の割合で混合して作成した第１の溶液と、
   水にジシアンジアミドを、重量比で、水：ジシアンジアミド＝５０：１．７１〜１．７９の割合で混合して作成した第２の溶液とを、
   前記第１の溶液と第２の溶液とが、重量比で、第１の溶液：第２の溶液＝１００：４７．８〜４８．０の割合になるように混合して第３の溶液を作成し、
   この第３の溶液にＣＮＴ及び希釈水を、重量比で、第３の溶液：ＣＮＴ：希釈水＝１５０：５：８５０の割合で混合して撹拌・濾過することで、ＣＮＴから不定形炭素を含む黒色炭素分を除去することとした請求項３の放射線遮蔽用モルタル。
5. 前記第３の混合溶液にＣＮＴ及び希釈水に加えてプロピレングリコールを、重量比で、第３の溶液：ＣＮＴ：希釈水：プロピレングリコール＝１５０：５：８５０：０．０２の割合で混合して撹拌・濾過することで、ＣＮＴから不定形炭素を含む黒色炭素分を除去した請求項４の放射線遮蔽用モルタル。
6. 請求項１、２、３、４又は５の放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽板。
7. 請求項１、２、３、４又は５の放射線遮蔽用モルタルで作成した放射線遮蔽容器。
8. 表面又は裏面若しくは内部に鉛板を配した請求項６の放射線遮蔽板。
9. 外面又は内面若しくは内部に鉛板を配した請求項７の放射線遮蔽容器。
10. 前記鉛板の厚さを０．３〜２．０ｍｍの範囲で設定する請求項８の放射線遮蔽板。
11. 前記鉛板の厚さを０．３〜２．０ｍｍの範囲で設定する請求項９の放射線遮蔽容器。
12. 硫黄と石炭灰と鉄粉とを、重量比で、硫黄：石炭灰：鉄粉＝２５：４５：３０の割合で混合し、その混合物を１２０〜１５０℃に加熱・撹拌し、生じた流動体を表面又は裏面若しくはその双方にコーティングした請求項６、８又は１０の放射線遮蔽板。
13. 硫黄と石炭灰と鉄粉とを、重量比で、硫黄：石炭灰：鉄粉＝２５：４５：３０の割合で混合し、その混合物を１２０〜１５０℃に加熱・撹拌し、生じた流動体を外面又は内面若しくはその双方にコーティングした請求項７、９又は１１の放射線遮蔽容器。
14. 硫黄と石炭灰と鉄粉とジシクロペンタジエンとを、重量比で、硫黄：石炭灰：鉄粉：ジシクロペンタジエン＝２５：４５：３０：１．２５の割合で混合し、その混合物を１２０〜１５０℃に加熱・撹拌し、生じた流動体を表面又は裏面若しくはその双方にコーティングした請求項６、８又は１０の放射線遮蔽板。
15. 硫黄と石炭灰と鉄粉とジシクロペンタジエンとを、重量比で、硫黄：石炭灰：鉄粉：ジシクロペンタジエン＝２５：４５：３０：１．２５の割合で混合し、その混合物を１２０〜１５０℃に加熱・撹拌し、生じた流動体を外面又は内面若しくはその双方にコーティングした請求項７、９又は１１の放射線遮蔽容器。

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