JP2017090376A - Neutron shield structure - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a neutron shield structure with excellent strength that can be formed more easily without requiring management for preventing alteration or corrosion and setting of an attached facility.SOLUTION: A neutron shield structure 1A includes: a concrete part 2 (a first concrete part 5 and a second concrete part 6) surrounding a facility P, which emits neutrons; a water-containing part 4 in contact with the concrete part 2, surrounding the facility P; and a closed container 8 filled with an aqueous solution of water-soluble polymers, the aqueous solution containing water in a concentration of 98% by weight or higher and the closed container 8 being in the water-containing part 4.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、中性子遮蔽構造に関する。   The present invention relates to a neutron shielding structure.

原子炉や放射線利用施設等で中性子が発生する場合、その中性子が測定者や一般公衆に影響を与えないようにするため、発生した中性子を遮蔽する必要がある。中性子を遮蔽するためには、軽い原子核との弾性散乱により中性子のエネルギーを低下させ、施設等の外周に設けた遮蔽材料との吸収反応により中性子を捕獲することが効率的である。水素(H)の原子核は一個の陽子からなるので、全ての元素の中で、水素の原子核は最も軽く、水素の弾性散乱によるエネルギー損失は最も大きい。従って、中性子に対する水素の遮蔽能力は最も高く、中性子遮蔽材料としては水素を含む物質が最適である。水素を含む遮蔽材料として、例えば水、ポリエチレン、パラフィン、コンクリート等が知られている。
例えば、特許文献1には、シート若しくはボード状の挟持体を二枚重ね合わせ、これら挟持体の間に繊維若しくは多孔質体等からなる含水体層を挟んで保持し、この含水体層に
ゴムラテックスと高吸水性樹脂の混合液を含浸させた含水シート及び含水ボードが開示されている。
When neutrons are generated in a nuclear reactor or radiation utilization facility, etc., it is necessary to shield the generated neutrons so that the neutrons do not affect the operator or the general public. In order to shield neutrons, it is efficient to reduce the energy of neutrons by elastic scattering with light nuclei and capture neutrons by an absorption reaction with a shielding material provided on the outer periphery of a facility or the like. Since the hydrogen (H) nucleus consists of a single proton, the hydrogen nucleus is the lightest of all the elements, and the energy loss due to hydrogen elastic scattering is the largest. Therefore, the shielding ability of hydrogen against neutrons is the highest, and a substance containing hydrogen is optimal as a neutron shielding material. As a shielding material containing hydrogen, for example, water, polyethylene, paraffin, concrete and the like are known.
For example, in Patent Document 1, two sheets or a board-shaped sandwiching body are stacked, and a hydrous layer made of fibers or a porous body is sandwiched between the sandwiching bodies, and rubber latex and A water-containing sheet and a water-containing board impregnated with a liquid mixture of a superabsorbent resin are disclosed.

上述した遮蔽材料のうち、水、ポリエチレン及びパラフィンの中性子に対する遮蔽能力は同程度に高い。ポリエチレンとパラフィンについては、強度が弱いので、荷重がかかった際に破損し易い、価格が高い、という問題がある。水については、長期間経過すると変質・腐蝕・腐敗し易いという問題がある。原子炉では炉心部の中性子遮蔽材料として水が使用されているが、この水については水循環系によって高い水質を維持するように管理されているので、前述のような変質・腐蝕・腐敗の問題はない。但し、このような水質管理は一般的ではなく、原子炉全体や放射線利用施設の外周に適用することはコストの面でも難しい。
一方、コンクリートの中性子に対する遮蔽能力は、水、ポリエチレン及びパラフィンの中性子に対する遮蔽能力より劣る。しかしながら、コンクリートは比較的多くの水分を含有し、強度及び安定感に優れ、且つ安価であるため、中性子遮蔽材料として広く用いられている。
Of the above-described shielding materials, water, polyethylene and paraffin have the same ability to shield against neutrons. Since polyethylene and paraffin are weak in strength, they have a problem that they are easily damaged when subjected to a load and are expensive. Regarding water, there is a problem that it is easily deteriorated, corroded, and decayed after a long period of time. In nuclear reactors, water is used as a neutron shielding material for the core, but this water is managed to maintain high water quality by the water circulation system. Absent. However, such water quality management is not common, and it is difficult to apply it to the entire reactor or the outer periphery of a radiation utilization facility.
On the other hand, the shielding ability of concrete against neutrons is inferior to that of water, polyethylene and paraffin. However, since concrete contains a relatively large amount of moisture, is excellent in strength and stability, and is inexpensive, it is widely used as a neutron shielding material.

コンクリートの中性子に対する遮蔽能力の不足を補うためには、例えばコンクリートの厚み寸法を大きくする方法も考えられるが、水、ポリエチレン及びパラフィンと併用する方法も提案されている。
例えば、特許文献2には、中性子発生源又は中性子通路のまわりに空間を形成するケーシングと、高吸水性樹脂と中性子吸収剤との混合剤に水を加えることによって形成され、ケーシングによって形成された上記の空間を埋める充填体と、を有する中性子遮蔽体が開示されている。ケーシング等には、中性子と同時に放出されるγ線の遮蔽のためコンクリート及び鉛で出来た遮蔽体が付加される。
In order to compensate for the lack of neutron shielding ability of concrete, for example, a method of increasing the thickness of concrete can be considered, but a method of using water, polyethylene and paraffin in combination is also proposed.
For example, in Patent Document 2, formed by adding water to a casing that forms a space around a neutron generation source or a neutron passage, and a mixture of a superabsorbent resin and a neutron absorber, the casing is formed. A neutron shield having a filler filling the space is disclosed. A shield made of concrete and lead is added to the casing or the like for shielding gamma rays emitted simultaneously with neutrons.

特開2002−162493号公報JP 2002-162493 A 特開平5−323066号公報JP-A-5-323066

しかしながら、特許文献1に記載の含水シート及び含水ボードでは、二枚の挟持体の間に挟み込まれている多孔質体が密閉されていないので、多孔質体と大気との接触が防げず、多孔質体への雑菌の侵入及び多孔質体の酸化を防止できないという問題があった。
また、特許文献1に記載の含水シート及び含水ボードでは、二枚の挟持体の間に挟んだ多孔質体にゴムラテックスと高吸水性樹脂との混合液を含浸させる必要がある。また、特許文献2に記載の中性子遮蔽体では、高吸水性樹脂と中性子吸水剤との混合剤に水を加える必要がある。このように、水を保持させるための材料に水を含ませるための手間がかかり、原子炉や放射線利用施設等が大型化する程、即ち中性子を遮蔽するスペースが大きくなる程、遮蔽構造の構築に多大な手間がかかるという問題があった。
However, in the water-containing sheet and the water-containing board described in Patent Document 1, since the porous body sandwiched between the two sandwiched bodies is not sealed, contact between the porous body and the atmosphere cannot be prevented, and the porous body There was a problem that it was not possible to prevent invasion of various bacteria into the material and oxidation of the porous material.
Further, in the water-containing sheet and the water-containing board described in Patent Document 1, it is necessary to impregnate a porous body sandwiched between two sandwiched bodies with a mixed solution of rubber latex and superabsorbent resin. Moreover, in the neutron shield described in Patent Document 2, it is necessary to add water to the mixture of the highly water-absorbent resin and the neutron water-absorbing agent. In this way, it takes time to include water in the material for holding water, and the larger the size of the nuclear reactor, radiation utilization facility, etc., that is, the larger the space for shielding neutrons, the construction of the shielding structure. There is a problem that it takes a lot of time and effort.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、強度に優れ、変質・腐蝕・腐敗等を防ぐための管理や付属施設の設置を要することなく、より簡便に構築可能な中性子遮蔽構造を提供する。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a neutron shielding structure that is excellent in strength and can be constructed more easily without requiring management or installation of ancillary facilities to prevent alteration, corrosion, decay, etc. provide.

請求項1記載の中性子遮蔽構造は、中性子を発する施設を囲んで設けられたコンクリート部と、前記コンクリート部に接して前記施設を囲むように設けられた含水部と、水溶性高分子の水溶液が充填された密閉容器と、を備え、前記水溶液における水の割合は98重量%以上であり、前記密閉容器は前記含水部に充填されていることを特徴とする。   The neutron shielding structure according to claim 1 includes a concrete portion provided surrounding a facility that emits neutrons, a water-containing portion provided so as to surround the facility in contact with the concrete portion, and an aqueous solution of a water-soluble polymer. And a ratio of water in the aqueous solution is 98% by weight or more, and the sealed container is filled in the water-containing portion.

上記の中性子遮蔽構造では、施設からの中性子線がコンクリート部に含まれる水と、含水部の水溶液の水によって捕獲され、外側への中性子の漏洩が防止される。
上記の中性子遮蔽構造は、コンクリート部と、コンクリート部に接することで支持された含水部を備えているので、強度に優れている。また、コンクリート部には変質・腐蝕・腐敗等が生じ難いことに加え、含水部に充填される密閉容器には水の割合が高い水溶性高分子の水溶液が密閉されているので、含水部への外部からの雑菌等の侵入が防止され、コンクリート部と同様に、含水部にも変質・腐蝕・腐敗等が生じ難い。従って、上記の中性子遮蔽構造に対し、変質・腐蝕・腐敗等を防ぐための管理や付属施設の設置は不要である。
さらに、予め水溶性高分子の水溶液を密閉容器に密閉して準備し、中性子遮蔽構造の施工現場に持ち込むことで、施工現場の工程がより短く済み、中性子遮蔽構造がより簡便に構築される。
In said neutron shielding structure, the neutron beam from the facility is captured by the water contained in the concrete part and the water of the aqueous solution in the water-containing part, and neutron leakage to the outside is prevented.
Since the neutron shielding structure includes a concrete portion and a water-containing portion supported by contacting the concrete portion, the neutron shielding structure is excellent in strength. In addition to the fact that the concrete part is unlikely to be altered, corroded or spoiled, the water-containing part is filled with a water-soluble polymer aqueous solution with a high proportion of water. Invasion of germs and the like from the outside is prevented, and in the same way as in the concrete part, alteration, corrosion, rot, etc. hardly occur in the water-containing part. Therefore, it is not necessary to manage the neutron shielding structure described above and to install an accessory facility to prevent alteration, corrosion, decay and the like.
Furthermore, by preparing an aqueous solution of a water-soluble polymer in a sealed container in advance and bringing it into the construction site of the neutron shielding structure, the construction site process can be shortened and the neutron shielding structure can be constructed more easily.

請求項2記載の中性子遮蔽構造において、前記コンクリート部は、前記施設を直接囲むように設けられた第一コンクリート部と、前記第一コンクリート部より外側に配置された第二コンクリート部からなり、前記含水部は前記第一コンクリート部と前記第二コンクリート部との間に設けられていることを特徴とする。   The neutron shielding structure according to claim 2, wherein the concrete part includes a first concrete part provided so as to directly surround the facility, and a second concrete part disposed outside the first concrete part, The water-containing part is provided between the first concrete part and the second concrete part.

上記の中性子遮蔽構造では、含水部が第一コンクリート部と第二コンクリート部との間に挟まれ、支持されることで、中性子遮蔽構造全体の強度が高まる。   In the neutron shielding structure described above, the strength of the entire neutron shielding structure is increased by sandwiching and supporting the water-containing portion between the first concrete portion and the second concrete portion.

請求項3記載の中性子遮蔽構造において、前記含水部には前記密閉容器が複数収容されていることを特徴とする。   The neutron shielding structure according to claim 3, wherein the water-containing portion contains a plurality of the sealed containers.

上記の中性子遮蔽構造では、構築時に予め用意した密閉容器を含水部に複数収容することで、施工工程が効率良く進む。   In said neutron shielding structure, a construction process advances efficiently by accommodating multiple airtight containers prepared beforehand at the time of construction in a water-containing part.

請求項4記載の中性子遮蔽構造において、前記含水部には箱体が配置され、前記箱体の内部に前記密閉容器が収容されていることを特徴とする。   5. The neutron shielding structure according to claim 4, wherein a box is disposed in the water-containing portion, and the sealed container is accommodated in the box.

上記の中性子遮蔽構造では、箱体の内部に収容されることで密閉容器が安定して配置される。特に、複数の密閉容器を箱体の内部に収容する際には、箱体の各壁面によって複数の密閉容器の積層体の位置決めがなされ、施工工程が効率良く進む。また、施工現場外で予め箱体に複数の密閉容器を収容し、施工現場に持ち込み、箱体を所定の位置に配置すれば、施工工程がより短く済む。   In the neutron shielding structure described above, the sealed container is stably disposed by being accommodated inside the box. In particular, when a plurality of sealed containers are accommodated inside the box body, the stacked body of the plurality of sealed containers is positioned by each wall surface of the box body, and the construction process proceeds efficiently. Further, if a plurality of sealed containers are stored in advance in a box outside the construction site, brought into the construction site, and the box is placed at a predetermined position, the construction process can be shortened.

請求項5記載の中性子遮蔽構造において、前記箱体が鉄で構成されていることを特徴とする。   The neutron shielding structure according to claim 5, wherein the box is made of iron.

上記の中性子遮蔽構造では、箱体の強度が高まり、且つ施設からの比較的強いエネルギーの中性子線に対する遮蔽能力も高まる。ここで、比較的強いエネルギーとは、例えば10eV=10MeV以上のことをいう。 In the neutron shielding structure described above, the strength of the box is increased, and the shielding ability against relatively strong energy neutron beams from the facility is also enhanced. Here, the relatively strong energy means, for example, 10 6 eV = 10 MeV or more.

請求項6記載の中性子遮蔽構造において、前記含水部より内側に鉄層が設けられていることを特徴とする。   The neutron shielding structure according to claim 6, wherein an iron layer is provided inside the water-containing portion.

上記の中性子遮蔽構造では、特に施設からの中性子線のエネルギーが比較的強い場合、鉄層で高エネルギーの中性子線が捕獲され、その外側に配置された含水部の水溶液中の水によって低エネルギーの中性子線が捕獲される。このように、施設からの中性子線のエネルギーが強い場合であっても、中性子に対する遮蔽能力が高まり、中性子の外部への漏洩防止の効果が充分得られる。   In the neutron shielding structure described above, particularly when the energy of the neutron beam from the facility is relatively strong, the high energy neutron beam is captured by the iron layer, and the low energy is absorbed by the water in the aqueous solution of the water-containing part placed outside the iron layer. Neutron rays are captured. Thus, even when the energy of the neutron beam from the facility is strong, the shielding ability against neutrons is enhanced, and the effect of preventing leakage of neutrons to the outside can be sufficiently obtained.

本発明の中性子遮蔽構造は、強度に優れ、変質・腐蝕・腐敗等を防ぐための管理や付属施設の設置を要することなく、より簡便に構築することができる。   The neutron shielding structure of the present invention is excellent in strength, and can be constructed more easily without requiring management for preventing alteration, corrosion, decay, etc., and installation of attached facilities.

本発明に係る中性子遮蔽構造の平面図である。It is a top view of the neutron shielding structure concerning the present invention. 図1に示すG−G線で矢視した中性子遮蔽構造の断面図である。It is sectional drawing of the neutron shielding structure seen by the arrow GG shown in FIG. 各材質から漏洩する中性子線量を算出した際のモデルを示す概略図である。It is the schematic which shows the model at the time of calculating the neutron dose leaked from each material. コンクリート、水、鉄及び鉛の厚み寸法と各材質から漏洩する中性子線量率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thickness dimension of concrete, water, iron, and lead, and the neutron dose rate leaking from each material. 水又は鉄において、各材質に照射された中性子のエネルギースペクトルを示すグラフであって、(a)は水に関するものであり、(b)が鉄に関するものである。In water or iron, it is a graph which shows the energy spectrum of the neutron irradiated to each material, Comprising: (a) is related with water and (b) is related with iron. 本発明を適用した第一実施形態の中性子遮蔽構造を示す図であり、図1に示すG−G線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the neutron shielding structure of 1st embodiment to which this invention is applied, and is sectional drawing corresponding to the case where it views on the GG line | wire shown in FIG. 本発明を適用した第二実施形態の中性子遮蔽構造を示す図であり、図1に示すG−G線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the neutron shielding structure of 2nd embodiment to which this invention is applied, and is sectional drawing corresponding to the case where it views on the GG line | wire shown in FIG. 表1に示す試験例2の構成を備えた中性子遮蔽構造の断面図である。It is sectional drawing of the neutron shielding structure provided with the structure of Test Example 2 shown in Table 1. 表1に示す試験例7の構成を備えた中性子遮蔽構造の断面図である。It is sectional drawing of the neutron shielding structure provided with the structure of Test Example 7 shown in Table 1. 表1に示す試験例1から試験例6及び比較例1の構成を備えた中性子遮蔽構造の厚み寸法と各中性子遮蔽構造から漏洩する中性子線量率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thickness dimension of the neutron shielding structure provided with the structure of the test example 1 to the test example 6 shown in Table 1, and the comparative example 1, and the neutron dose rate leaking from each neutron shielding structure. 表1に示す試験例5、試験例7及び試験例8、比較例1及び比較例2の構成を備えた中性子遮蔽構造の厚み寸法と各中性子遮蔽構造から漏洩する中性子線量率との関係を示すグラフである。The relationship between the thickness dimension of the neutron shielding structure provided with the structure of Test Example 5, Test Example 7, Test Example 8, and Comparative Example 1 and Comparative Example 2 shown in Table 1 and the neutron dose rate leaking from each neutron shielding structure is shown. It is a graph. 表1に示す試験例1、試験例9から試験例11、比較例1の構成を備えた中性子遮蔽構造の厚み寸法と各中性子遮蔽構造から漏洩する中性子線量率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thickness dimension of the neutron shielding structure provided with the structure of Test Example 1, Test Example 9 to Test Example 11, and Comparative Example 1 shown in Table 1, and the neutron dose rate leaking from each neutron shielding structure.

本発明に係る中性子遮蔽構造1は、図1に示すように中性子を発する施設Pを囲んで設けられたコンクリート部2と、図2に示すようにコンクリート部2に接して施設Pを囲むように設けられた含水部4と、を備えている。
施設Pは、例えば中性子発生源、原子炉等を含む放射線利用施設であり、中性子を発する施設であれば、特に限定されない。以下、中性子遮蔽構造1において、施設Pに対して近い方を「内側」とし、施設Pに対して遠い方を「外側」とする。
なお、図2では、内側のコンクリート部2と外側のコンクリート部2との間に含水部4が配置された構成を例示しているが、後述するようにコンクリート部2と含水部4との相対位置関係は図2の例に限定されない。
A neutron shielding structure 1 according to the present invention surrounds a concrete part 2 provided around a facility P that emits neutrons as shown in FIG. 1 and surrounds the facility P in contact with the concrete part 2 as shown in FIG. And a water-containing part 4 provided.
The facility P is a radiation utilization facility including, for example, a neutron generation source and a nuclear reactor, and is not particularly limited as long as it is a facility that emits neutrons. Hereinafter, in the neutron shielding structure 1, a side closer to the facility P is referred to as “inside”, and a side far from the facility P is referred to as “outside”.
In addition, in FIG. 2, although the structure in which the water-containing part 4 is arrange | positioned between the inner concrete part 2 and the outer concrete part 2 is illustrated, the relative of the concrete part 2 and the water-containing part 4 is mentioned so that it may mention later. The positional relationship is not limited to the example of FIG.

コンクリート部2は、建築物の建築に使用される一般的なコンクリートから構成されている。コンクリート部2の重量含水率は、例えば5%から8%である。但し、コンクリート部2を構成するコンクリートの組成及び重量含水率は、施設Pの構造、形状、中性子遮蔽構造1に必要とされる強度等を勘案して、適切に設定されている。   The concrete part 2 is comprised from the general concrete used for construction of a building. The weight moisture content of the concrete part 2 is, for example, 5% to 8%. However, the composition and weight moisture content of the concrete constituting the concrete part 2 are appropriately set in consideration of the structure and shape of the facility P, the strength required for the neutron shielding structure 1, and the like.

さらに、中性子遮蔽構造1は水溶性高分子(図示略)の水溶液が充填された密閉容器8を備え、密閉容器8は含水部4に充填されている。
水溶性高分子としては、例えば、保冷剤等で使用されている吸水性の高いカルボキシメチルセルロール(carboxymethyl cellulose:CMC)、ポリアクリル酸ナトリウム(sodium polyacrylate)、ポリビニルピロリドン(polyvinylpyrrolidone:PVP)等が挙げられる。
水溶性高分子を含む水溶液における水の割合は98重量%以上であり、この水溶液は高い吸水性を持つゲルとなる場合が多い。
Furthermore, the neutron shielding structure 1 includes a sealed container 8 filled with an aqueous solution of a water-soluble polymer (not shown), and the sealed container 8 is filled in the water-containing portion 4.
Examples of the water-soluble polymer include carboxymethyl cellulose (CMC), sodium polyacrylate, polyvinyl pyrrolidone (PVP), and the like, which are used in cryogens and the like. Can be mentioned.
The ratio of water in the aqueous solution containing the water-soluble polymer is 98% by weight or more, and this aqueous solution often becomes a gel having high water absorption.

ここで、コンクリート、水、鉄及び鉛を例にとり、各材質の厚み寸法と各材質を通過した後の中性子線量について検討する。
図4のグラフは、図3に示すように比較的高エネルギーの235MeVの陽子ビームを縦14cm×横14cm×厚み7cmの寸法の鉄製のターゲットに当て、ターゲットから200cm離れた中性子遮蔽構造の各材質(図3ではコンクリートのみを例示している)から漏洩する中性子線量率を算出したものである。ビームロスは10nA・min/weekとした。コンクリートについては、一般に広く用いられているポルトランドセメントの物性値を用いて中性子線量率を算出した。
図3に示すように、コンクリート、水、鉄は鉛に比べて中性子に対する遮蔽能力(以下、単に「遮蔽能力」という場合がある)が高い。但し、コンクリートと水については、厚み寸法が増す程、遮蔽能力が鉛と同程度になる。水については、厚み寸法が180cmを超えると鉛よりも遮蔽能力が低くなる。
なお、鉛等の重元素では中性子増倍効果が顕著に表れる。
Here, taking concrete, water, iron and lead as examples, the thickness dimensions of each material and the neutron dose after passing through each material will be examined.
The graph of FIG. 4 shows each material of the neutron shielding structure 200 cm away from the target when a relatively high energy 235 MeV proton beam is applied to an iron target having dimensions of 14 cm long × 14 cm wide × 7 cm thick as shown in FIG. The neutron dose rate leaking from (only concrete is illustrated in FIG. 3) is calculated. The beam loss was 10 nA · min / weak. For concrete, the neutron dose rate was calculated using the physical properties of Portland cement, which is widely used.
As shown in FIG. 3, concrete, water, and iron have a higher shielding ability against neutrons (hereinafter sometimes referred to simply as “shielding ability”) than lead. However, for concrete and water, the shielding ability becomes the same as that of lead as the thickness dimension increases. For water, when the thickness dimension exceeds 180 cm, the shielding ability is lower than that of lead.
Note that the neutron multiplication effect is noticeable in heavy elements such as lead.

また、図5のグラフは、各材質においてターゲット側の端面から外側へ10cmまでの部分、ターゲット側の端面に対し100cmから110cmの部分、及び、ターゲット側の端面から190cmとターゲットとは反対側の端面との間の部分、の各部分で捕獲されずに残存する中性子のエネルギースペクトルを算出したものであって、(a)は水についての算出結果であり、(b)は鉄についての算出結果である。図5の横軸は、各材質から漏洩する中性子のエネルギーを示し、グラフの右側に向かうに従って強くなることを示している。
図5に示すように、水及び鉄については、外側の部分になる程、中性子に対する遮蔽能力が高くなる。但し、水については、比較的エネルギーの低い(例えば、10eV=10MeV未満の)中性子に対する遮蔽能力は充分発揮されるが、エネルギーの高い(例えば、10eV=10MeV以上の)中性子に対する遮蔽能力は低下し、高エネルギーの中性子が水から漏洩してしまう。この傾向は、外側の部分になる程、顕著に表れている。一方、鉄については、エネルギーの高い中性子に対する遮蔽能力が高く、外側の部分になる程、エネルギーの高い中性子に対する遮蔽能力が極めて高くなる。
Further, the graph of FIG. 5 shows a portion of each material up to 10 cm outward from the end surface on the target side, a portion of 100 cm to 110 cm with respect to the end surface on the target side, and 190 cm from the end surface on the target side on the side opposite to the target The energy spectrum of neutrons remaining without being captured in each part of the part between the end face and (a) is a calculation result for water, and (b) is a calculation result for iron. It is. The horizontal axis of FIG. 5 shows the energy of neutrons leaking from each material, and shows that it becomes stronger toward the right side of the graph.
As shown in FIG. 5, about water and iron, the shielding capability with respect to a neutron becomes high, so that it becomes an outer part. However, with water, shielding ability against neutrons with relatively low energy (for example, less than 10 6 eV = 10 MeV) is sufficiently exhibited, but shielding against neutrons with high energy (for example, 10 6 eV = 10 MeV or more). Capacity is reduced and high energy neutrons leak from the water. This tendency appears more prominently in the outer part. On the other hand, about iron, the shielding capability with respect to a high energy neutron is high, and the shielding capability with respect to a high energy neutron becomes very high, so that it becomes an outer part.

上述のように、コンクリート、水及び鉄の中性子に対する遮蔽能力は、互いに異なる。従って、中性子遮蔽構造1は、少なくともコンクリート部2、含水部4を備え、さらに施設Pからの中性子のエネルギーが比較的高い場合には、鉄からなる構成(含鉄部)を備えることが好ましい。コンクリート部2及び含水部4の配置及び厚み寸法、含鉄部の有無は、図4及び図5に例示したような各材質の遮蔽能力を勘案して適宜変更することができる。   As described above, the shielding ability of concrete, water and iron against neutrons is different from each other. Therefore, it is preferable that the neutron shielding structure 1 includes at least the concrete portion 2 and the water-containing portion 4 and further includes a structure (iron-containing portion) made of iron when the energy of the neutron from the facility P is relatively high. The arrangement and thickness dimensions of the concrete part 2 and the water-containing part 4 and the presence / absence of the iron-containing part can be appropriately changed in consideration of the shielding ability of each material as exemplified in FIGS.

以下、本発明を適用した中性子遮蔽構造の実施形態について、図面を参照し、説明する。   Hereinafter, embodiments of a neutron shielding structure to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

(第一実施形態)
図6に示すように、第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aでは、コンクリート部2は、第一コンクリート部5と、第一コンクリート部5とは間隔をあけて、第一コンクリート部5より外側に配置された第二コンクリート部6からなる。
含水部4は第一コンクリート部5と第二コンクリート部6との間に設けられている。含水部4に充填される水(即ち、水溶性高分子の水溶液)は外側に配置される程、遮蔽能力が高まることから、含水部4は中性子遮蔽構造1Aの中心よりも外側に配置されていることが好ましく、中性子遮蔽構造1Aの最も外側に配置されていることがより好ましい。
(First embodiment)
As shown in FIG. 6, in the neutron shielding structure 1 </ b> A according to the first embodiment, the concrete portion 2 is spaced outside the first concrete portion 5 with the first concrete portion 5 and the first concrete portion 5 spaced from each other. It consists of the arranged second concrete part 6.
The hydrous part 4 is provided between the first concrete part 5 and the second concrete part 6. Since the shielding ability increases as the water (that is, the aqueous solution of the water-soluble polymer) filled in the water-containing portion 4 is arranged outside, the water-containing portion 4 is arranged outside the center of the neutron shielding structure 1A. It is preferable that it is disposed on the outermost side of the neutron shielding structure 1A.

含水部4には、箱体10が配置されている。箱体10の材質としては、例えば、木材、鉄等の金属等が挙げられ、施設Pからの中性子のエネルギーが比較的低い(例えば、10eV未満の)場合は、限定されない。特に、施設Pからの中性子のエネルギーが高い(例えば、10eV以上の)場合は、箱体10が鉄から構成されていることが好ましい。このような構成では、施設Pからの中性子線が箱体10の内側壁10a及び外側壁10bを通過する過程で、中性子が鉄にも捕獲される。 A box 10 is disposed in the water-containing portion 4. Examples of the material of the box 10 include metals such as wood and iron, and are not limited when the energy of neutrons from the facility P is relatively low (for example, less than 10 6 eV). In particular, when the energy of neutrons from the facility P is high (for example, 10 6 eV or more), the box 10 is preferably made of iron. In such a configuration, in the process in which the neutron beam from the facility P passes through the inner wall 10a and the outer wall 10b of the box 10, neutrons are also captured by iron.

含水部4には密閉容器8が複数収容されている。第一実施形態では、箱体10の内部に密閉容器8が複数収容されている。密閉容器内の水溶液の変質・腐蝕・腐敗等をより確実に防ぐため、含水部4の内部、即ち箱体10の内部には窒素等の不活性ガスが封入されることが好ましい。   A plurality of sealed containers 8 are accommodated in the water-containing portion 4. In the first embodiment, a plurality of sealed containers 8 are accommodated inside the box 10. In order to prevent the deterioration, corrosion, decay, etc. of the aqueous solution in the sealed container more reliably, it is preferable that an inert gas such as nitrogen is enclosed inside the water-containing portion 4, that is, inside the box body 10.

密閉容器8の本体(即ち、水溶性高分子(図示略)の水溶液を充填する容器)は、含水部4に複数配置可能な大きさで形成された小型の箱体であり、例えば、プラスチック等から構成されている。但し、密閉容器8の本体は、ナイロンポリや不織布からなる袋であってもよく、含水部4に複数配置可能であり、水溶性高分子の水溶液を充填することができれば、特に限定されない。   The main body of the sealed container 8 (that is, a container filled with an aqueous solution of a water-soluble polymer (not shown)) is a small box formed in a size that can be disposed in the water-containing portion 4, such as plastic. It is composed of However, the main body of the sealed container 8 may be a bag made of nylon poly or non-woven fabric, and is not particularly limited as long as a plurality of the water-containing portions 4 can be arranged and can be filled with an aqueous solution of a water-soluble polymer.

例えば、施設Pから最大エネルギー235eVの中性子が発せられる場合、中性子遮蔽構造1A全体の厚み寸法に対して、第一コンクリート部5の厚み寸法t1は5%以上20%以下、含水部4のうち密閉容器8が充填される厚み寸法t2は5%以上15%以下、箱体10の内側壁10a及び外側壁10bの厚み寸法t4は5%以上10%以下、第二コンクリート部6の厚み寸法t3は60%以上80%以下であることが好ましい。このように構成することで、中性子遮蔽構造1Aの遮蔽能力が高まる。   For example, when a neutron with a maximum energy of 235 eV is emitted from the facility P, the thickness dimension t1 of the first concrete part 5 is 5% or more and 20% or less with respect to the thickness dimension of the entire neutron shielding structure 1A. The thickness dimension t2 filled with the container 8 is 5% or more and 15% or less, the thickness dimension t4 of the inner wall 10a and the outer wall 10b of the box 10 is 5% or more and 10% or less, and the thickness dimension t3 of the second concrete portion 6 is It is preferably 60% or more and 80% or less. By comprising in this way, the shielding capability of 1 A of neutron shielding structures increases.

中性子遮蔽構造1Aを施工する際には、施工現場外で箱体10に予め密閉容器8を複数収容及び充填し、窒素等を封入し、密閉しておくとよい。
施工現場では先ず、型枠を所定の位置に配置した後、コンクリートを打設し、第一コンクリート部5を設ける。その後、第一コンクリート部5の外側に間隔をあけて型枠を配置した後、コンクリートを打設し、第二コンクリート部6を設ける。
次に、第一コンクリート部5と第二コンクリート部6との間に、上述のように密閉容器8を充填した箱体10を配置する。必要に応じて、第一コンクリート部5と箱体10との間や箱体10と第二コンクリート部6との間にコンクリートを補充する。
上述の工程により、中性子遮蔽構造1Aを施工することができる。但し、中性子遮蔽構造1Aの施工工程は、上述の工程に限定されるものではない。作業効率の向上が図れる等の場合は、例えば、上述のように第一コンクリート部5を設けた後、第一コンクリート部5の外側に密閉容器8を充填した箱体10を配置し、箱体10の外側に型枠を配置した後、コンクリートを打設し、第二コンクリート部6を設けてもよい。
When constructing the neutron shielding structure 1A, it is advisable to store and fill a plurality of sealed containers 8 in the box 10 in advance outside the construction site, enclose nitrogen and the like, and seal them.
At the construction site, first, after placing the formwork at a predetermined position, concrete is placed and the first concrete portion 5 is provided. Then, after arranging a formwork on the outer side of the first concrete part 5 at intervals, the concrete is placed and the second concrete part 6 is provided.
Next, between the first concrete part 5 and the second concrete part 6, the box body 10 filled with the sealed container 8 as described above is disposed. As needed, concrete is replenished between the first concrete part 5 and the box 10 or between the box 10 and the second concrete part 6.
The neutron shielding structure 1A can be constructed by the above-described steps. However, the construction process of the neutron shielding structure 1A is not limited to the above-described process. In the case where the work efficiency can be improved, for example, after the first concrete portion 5 is provided as described above, the box body 10 filled with the sealed container 8 is disposed outside the first concrete portion 5, and the box body After placing the formwork on the outside of 10, the concrete may be cast and the second concrete portion 6 may be provided.

上記説明した第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aでは、施設Pで発生した中性子線が第一コンクリート部5に含まれる水によって捕獲され、含水部4に収容された水溶性高分子の水溶液中の水によっても捕獲され、さらに第二コンクリート部6によっても捕獲される。これにより、中性子遮蔽構造1Aの中性子に対する遮蔽能力が発揮され、外側への中性子の漏洩を防止することができる。
また、上記説明した第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aは、第一コンクリート部5及び第二コンクリート部6を備えていることで、優れた強度を備えている。そして、含水部4を第一コンクリート部5と第二コンクリート部6との間に配置することで、含水部4を保護し、中性子遮蔽構造1A全体としての強度を維持することができる。
また、上記説明した第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aでは、コンクリートを用いることで第一コンクリート部5及び第二コンクリート部6における腐食や腐敗等の懸念を払拭し、腐食や腐敗等の懸念がなく、適度な粘性を有する安定した水溶液を密閉容器8に密閉することで、含水部4における腐食や腐敗等をより確実に防止することができる。従って、水の変質・腐食・腐敗等を防ぐための管理や付属施設の設置も不要とし、中性子遮蔽構造1Aの大型化を抑えることができる。
また、上記説明した第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aでは、前述の水溶液を密閉容器8に密閉するので、施工時の所定の位置への配置や運搬等における取り扱いを容易にすることができる。その結果、大型の中性子遮蔽構造1Aの構築であっても、より簡便に行うことができる。
In the neutron shielding structure 1A of the first embodiment described above, the neutron beam generated in the facility P is captured by the water contained in the first concrete part 5 and is contained in the aqueous solution of the water-soluble polymer contained in the water-containing part 4. It is also captured by water and further captured by the second concrete part 6. Thereby, the shielding capability with respect to the neutron of 1 A of neutron shielding structures is exhibited, and the leakage of the neutron to the outside can be prevented.
Moreover, 1 A of neutron shielding structures of 1st embodiment demonstrated above are equipped with the 1st concrete part 5 and the 2nd concrete part 6, and are equipped with the outstanding intensity | strength. And the water-containing part 4 can be protected by arrange | positioning the water-containing part 4 between the 1st concrete part 5 and the 2nd concrete part 6, and the intensity | strength as the neutron shielding structure 1A whole can be maintained.
Further, in the neutron shielding structure 1A of the first embodiment described above, the use of concrete wipes away the concern about corrosion and decay in the first concrete portion 5 and the second concrete portion 6, and there is concern about corrosion and decay. In addition, by sealing a stable aqueous solution having an appropriate viscosity in the sealed container 8, corrosion, decay, and the like in the water-containing portion 4 can be more reliably prevented. Therefore, management for preventing deterioration, corrosion, decay, etc. of water and installation of ancillary facilities are not required, and the enlargement of the neutron shielding structure 1A can be suppressed.
Further, in the neutron shielding structure 1A of the first embodiment described above, since the above-described aqueous solution is sealed in the sealed container 8, it is possible to facilitate handling in arrangement and transportation at a predetermined position during construction. As a result, even a large neutron shielding structure 1A can be constructed more easily.

また、第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aによれば、含水部4に複数の密閉容器8を収容することで、前述の水溶液を密閉容器8毎に取り扱い可能とし、中性子遮蔽構造1Aの施工工程の効率化を図ることができる。
さらに、含水部4に箱体10を配置し、箱体10の内部に複数の密閉容器8を収容することで、複数の密閉容器8を箱体10の壁面に沿って効率良く積層することができる。施工現場外で箱体10の内部に予め複数の密閉容器8を充填し、施工現場に持ち込めば、箱体10を所定の位置(即ち、第一コンクリート部5と第二コンクリート部6との間)に配置するだけで、含水部4を設置することができる。
Moreover, according to the neutron shielding structure 1A of the first embodiment, by accommodating a plurality of sealed containers 8 in the water-containing portion 4, the above-described aqueous solution can be handled for each sealed container 8, and the neutron shielding structure 1A construction process Can be made more efficient.
Furthermore, by arranging the box 10 in the water-containing portion 4 and housing the plurality of sealed containers 8 inside the box 10, the plurality of sealed containers 8 can be efficiently stacked along the wall surface of the box 10. it can. If the inside of the box body 10 is filled in advance with a plurality of sealed containers 8 outside the construction site and brought into the construction site, the box body 10 is placed at a predetermined position (that is, between the first concrete portion 5 and the second concrete portion 6). The hydrous part 4 can be installed only by arrange | positioning.

また、施設Pから発せられる中性子のエネルギーがより高い場合、第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aにおいて、箱体10を鉄で構成することにより、コンクリート部2や含水部4に含まれる水では捕獲しきれない高エネルギーの中性子を内側壁10a及び外側壁10bの鉄で捕獲することができる。従って、箱体10を鉄で構成することにより、より高エネルギーの中性子に対する中性子遮蔽構造1Aの遮蔽能力を高めることができる。   Further, when the energy of neutrons emitted from the facility P is higher, the box 10 is made of iron in the neutron shielding structure 1A of the first embodiment, so that the water contained in the concrete part 2 and the water-containing part 4 is captured. High energy neutrons that cannot be captured can be captured by iron on the inner wall 10a and the outer wall 10b. Therefore, the shielding ability of the neutron shielding structure 1A against higher energy neutrons can be increased by configuring the box 10 with iron.

なお、第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aの変形例として、施設Pから発せられる中性子のエネルギーが低く、施工上差し支えなければ、箱体10を設けずに、第一コンクリート部5と第二コンクリート部6との間の含水部4に複数の密閉容器8を積層してもよい。これにより、大型の箱体10を用意せずに済み、箱体10を移動・運搬するための大型クレーン等の機器も不要となり、コストも抑えられる。
また、第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aの別の変形例として、施設Pから発せられる中性子のエネルギーが低く、施工上差し支えなければ、箱体10を密閉容器8として扱い、箱体10の内部に直接、水溶性高分子の水溶液を収容してもよい。この場合は、水溶性高分子の水溶液の腐食や腐敗等をより確実に防止する目的で、箱体10の内面に抗菌処理が施されていることが好ましい。
In addition, as a modification of the neutron shielding structure 1A of the first embodiment, if the energy of neutrons emitted from the facility P is low and does not interfere with the construction, the first concrete portion 5 and the second concrete are not provided without providing the box 10. A plurality of sealed containers 8 may be stacked on the water-containing portion 4 between the portions 6. Thereby, it is not necessary to prepare the large box 10, and a device such as a large crane for moving and transporting the box 10 becomes unnecessary, and the cost can be reduced.
Further, as another modification of the neutron shielding structure 1A of the first embodiment, if the energy of neutrons emitted from the facility P is low and construction does not interfere, the box 10 is treated as the sealed container 8 and the inside of the box 10 Alternatively, an aqueous solution of a water-soluble polymer may be accommodated. In this case, it is preferable that an antibacterial treatment is performed on the inner surface of the box 10 for the purpose of more reliably preventing corrosion or decay of the aqueous solution of the water-soluble polymer.

また、前述のように、水は中性子遮蔽構造1Aの外側に配置される程、中性子遮蔽構造1Aの外側から漏洩する中性子線量は減少するので、含水部4は中性子遮蔽構造1Aの厚み方向の中心よりも外側に配置されていることが好ましく、中性子遮蔽構造1Aの最も外側に配置されていることがより好ましい。そこで、第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aの別の変形例として、施工上差し支えなければ、第一コンクリート部5の厚み寸法を充分にとって第二コンクリート部6を省略し、第一コンクリート部5の外側に接して含水部4を設けてもよい。これにより、中性子遮蔽構造1Aの遮蔽能力をより高めることができる。このように含水部4をコンクリートからなる構造(即ち、コンクリート部2)より外側に配置し、含水部4の外側壁が露出する場合には、含水部4及び中性子遮蔽構造1Aの強度の低減を抑える目的で、箱体10を使用する方が好ましい。   Further, as described above, the amount of neutron that leaks from the outside of the neutron shielding structure 1A decreases as the water is arranged outside the neutron shielding structure 1A, so that the water-containing portion 4 is the center in the thickness direction of the neutron shielding structure 1A. It is preferable to arrange | position outside, and it is more preferable to arrange | position to the outermost side of 1 A of neutron shielding structures. Therefore, as another modification of the neutron shielding structure 1A of the first embodiment, if there is no problem in the construction, the second concrete portion 6 is omitted so that the thickness dimension of the first concrete portion 5 is sufficient, and the first concrete portion 5 The water-containing part 4 may be provided in contact with the outside. Thereby, the shielding capability of neutron shielding structure 1A can be improved more. Thus, when the water-containing part 4 is arranged outside the structure made of concrete (that is, the concrete part 2) and the outer wall of the water-containing part 4 is exposed, the strength of the water-containing part 4 and the neutron shielding structure 1A is reduced. For the purpose of restraining, it is preferable to use the box 10.

(第二実施形態)
次いで、本発明を適用した第二実施形態の中性子遮蔽構造1Bについて、説明する。なお、第二実施形態の中性子遮蔽構造1Bの構成要素のうち、第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aと同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
図7に示すように、中性子遮蔽構造1Bは、中性子遮蔽構造1Aの構成要素に加え、鉄層12と、第三コンクリート部7と、を備えている。
(Second embodiment)
Next, the neutron shielding structure 1B of the second embodiment to which the present invention is applied will be described. In addition, among the components of the neutron shielding structure 1B of the second embodiment, the same components as those of the neutron shielding structure 1A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 7, the neutron shielding structure 1B includes an iron layer 12 and a third concrete portion 7 in addition to the constituent elements of the neutron shielding structure 1A.

鉄層12は、第一コンクリート部5と第二コンクリート部6との間に配置されている。鉄層12は、中性子遮蔽構造1Bの大きさ、鉄層12の厚み寸法t5等に合う寸法を有する鉄製のブロックで構成されていてもよく、複数の鉄板を厚み方向に重ねてもよい。鉄層12の酸化・劣化等を防止する目的で、鉄層12の側端部には耐水性を有するコーティングが施されていることが好ましい。   The iron layer 12 is disposed between the first concrete part 5 and the second concrete part 6. The iron layer 12 may be composed of an iron block having dimensions that match the size of the neutron shielding structure 1B, the thickness dimension t5 of the iron layer 12, and the like, and a plurality of iron plates may be stacked in the thickness direction. For the purpose of preventing oxidation and deterioration of the iron layer 12, it is preferable that a side end portion of the iron layer 12 is coated with water resistance.

第三コンクリート部7は、コンクリート部2の一部であり、第一コンクリート部及び第二コンクリート部6と同様に、建築物の建築に使用される一般的なコンクリートから構成されている。   The third concrete part 7 is a part of the concrete part 2, and is made of general concrete used for building a building, like the first concrete part and the second concrete part 6.

含水部4は、第二コンクリート部6と第三コンクリート部7との間に配置されている。
図4及び図5のグラフで示した水の遮蔽能力からもわかるように、中性子遮蔽構造1Aと同様、含水部4は中性子遮蔽構造1Bの厚み方向の中心よりも外側に配置されていることが好ましく、中性子遮蔽構造1Bの最も外側に配置されていることがより好ましい。但し、中性子遮蔽構造1Bの強度を高め、施工し易くする観点から、図7に示すように含水部4の外側には第三コンクリート部7が設けられていることが好ましい。
また、施設Pから発せられる中性子のエネルギーが低くなる程、鉄層12と含水部4の間隔が小さい方が好ましい。箱体10が鉄から構成され、鉄層12の外側壁に箱体10の内側壁10aが当接する場合は、鉄層12と箱体10とが一体化されていてもよい。その場合は、鉄層12と一体化された箱体10の内側壁10aが高エネルギーの中性子を良好に捕獲できる厚み寸法を有することが好ましい。
The hydrous part 4 is arranged between the second concrete part 6 and the third concrete part 7.
As can be seen from the water shielding ability shown in the graphs of FIGS. 4 and 5, like the neutron shielding structure 1A, the water-containing portion 4 is disposed outside the center in the thickness direction of the neutron shielding structure 1B. It is preferable that the neutron shielding structure 1B is disposed on the outermost side. However, from the viewpoint of increasing the strength of the neutron shielding structure 1B and facilitating the construction, it is preferable that the third concrete portion 7 is provided outside the water-containing portion 4 as shown in FIG.
Further, the lower the energy of neutrons emitted from the facility P, the smaller the distance between the iron layer 12 and the water-containing portion 4 is preferable. When the box 10 is made of iron and the inner wall 10a of the box 10 abuts against the outer wall of the iron layer 12, the iron layer 12 and the box 10 may be integrated. In that case, it is preferable that the inner wall 10a of the box 10 integrated with the iron layer 12 has a thickness dimension capable of capturing high energy neutrons well.

例えば、施設Pから最大エネルギー235eVの中性子が発せられる場合、中性子遮蔽構造1B全体の厚み寸法に対して、第一コンクリート部5の厚み寸法t1は1%以上10%以下、含水部4のうち密閉容器8が充填される厚み寸法t2は5%以上15%以下、箱体10の内側壁10a及び外側壁10bの厚み寸法t4は1%以上5%以下、第二コンクリート部6の厚み寸法t3は40%以上70%以下、鉄層12の厚み寸法t5は10%以上20%以下、第三コンクリート部7の厚み寸法t6は5%以上10%以下であることが好ましい。このように構成することで、中性子遮蔽構造1Bの遮蔽能力が高まる。   For example, when neutrons with the maximum energy of 235 eV are emitted from the facility P, the thickness dimension t1 of the first concrete part 5 is 1% or more and 10% or less with respect to the thickness dimension of the entire neutron shielding structure 1B. The thickness dimension t2 with which the container 8 is filled is 5% or more and 15% or less, the thickness dimension t4 of the inner wall 10a and the outer wall 10b of the box 10 is 1% or more and 5% or less, and the thickness dimension t3 of the second concrete portion 6 is It is preferable that the thickness dimension t5 of the iron layer 12 is 10% or more and 20% or less, and the thickness dimension t6 of the third concrete part 7 is 5% or more and 10% or less. By comprising in this way, the shielding capability of the neutron shielding structure 1B increases.

上記説明した第二実施形態の中性子遮蔽構造1Bによれば、施設Pで発生した中性子線が第一コンクリート部5に含まれる水によって捕獲され、鉄層12に含まれる鉄によって捕獲され、第二コンクリート部6によって捕獲され、含水部4に収容された水溶性高分子の水溶液中の水によって捕獲され、さらに第三コンクリート部7によっても捕獲される。これにより、中性子遮蔽構造1Aの中性子に対する遮蔽能力がより強く発揮され、外側への中性子の漏洩をさらに防止することができる。
また、上記説明した第二実施形態の中性子遮蔽構造1Bは、第一実施形態の中性子遮蔽構造1Aの構成要素を備えているので、中性子遮蔽構造1Aと同様の作用効果が得られる。
According to the neutron shielding structure 1B of the second embodiment described above, the neutron beam generated in the facility P is captured by the water contained in the first concrete part 5, captured by the iron contained in the iron layer 12, and the second It is captured by the concrete part 6, captured by water in the aqueous solution of the water-soluble polymer contained in the water-containing part 4, and further captured by the third concrete part 7. Thereby, the shielding capability with respect to the neutron of 1 A of neutron shielding structures is exhibited more strongly, and the leakage of the neutron to the outside can be further prevented.
Moreover, since the neutron shielding structure 1B of the second embodiment described above includes the components of the neutron shielding structure 1A of the first embodiment, the same operational effects as the neutron shielding structure 1A can be obtained.

さらに、上記説明した第二実施形態の中性子遮蔽構造1Bでは、含水部4の内側に鉄層12が設けられていることで、施設Pから例えば10MeV以上の高エネルギーの中性子が発せられた場合であっても、中性子遮蔽構造1Bの中性子に対する高い遮蔽能力が発揮される。   Furthermore, in the neutron shielding structure 1B of the second embodiment described above, since the iron layer 12 is provided inside the water-containing portion 4, a high energy neutron of, for example, 10 MeV or more is emitted from the facility P. Even if it exists, the high shielding capability with respect to the neutron of the neutron shielding structure 1B is exhibited.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。
例えば、中性子遮蔽構造1は、図1、図6及び図7に示すように施設Pを囲む側壁部だけではなく、必要に応じて、施設Pを囲む天井や床としても適用可能である。また、中性子遮蔽構造1の形状は、施設Pの大きさや形状に応じて、円形、球形等であってもよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
For example, the neutron shielding structure 1 can be applied not only to a side wall portion surrounding the facility P as shown in FIGS. 1, 6 and 7 but also as a ceiling or a floor surrounding the facility P as necessary. Further, the shape of the neutron shielding structure 1 may be a circle, a sphere, or the like according to the size or shape of the facility P.

試験例Test example

以下、本発明に係る中性子遮蔽構造1の試験例について説明する。なお、本発明に係る中性子遮蔽構造1は、以下説明する試験例に限定されるものではない。   Hereinafter, test examples of the neutron shielding structure 1 according to the present invention will be described. The neutron shielding structure 1 according to the present invention is not limited to the test examples described below.

図3に示す設定において、中性子遮蔽構造として、上述した第二実施形態の中性子遮蔽構造1Bを採用した。但し、箱体10は省略した。中性子遮蔽構造1Bの厚み寸法は200cmとし、第一コンクリート部5、鉄層12、第二コンクリート部6、含水部4、第三コンクリート部7の各厚み寸法を表1に示すように変化させ、中性子遮蔽構造1Bから漏洩する中性子線量率の厚み依存性を算出した。図8には、表1に示す試験例2の構成を備えた中性子遮蔽構造の断面図を例示した。図9には、表1に示す試験例7の構成を備えた中性子遮蔽構造の断面図を例示した。比較のため、厚み寸法200cmのコンクリートからなる中性子遮蔽構造を比較例1とし、含水部4を備えず、厚み寸法t1が30cmの第一コンクリート部5、厚み寸法t5が40cmの鉄層12、厚み寸法t3が130cmの第二コンクリート部6と、を備えた中性子遮蔽構造を比較例2として、これらの中性子遮蔽構造から漏洩する中性子線量率の厚み依存性も算出した。計算コードには、3次元モンテカルロコードPHITS2を用いた。   In the setting shown in FIG. 3, the neutron shielding structure 1B of the second embodiment described above is adopted as the neutron shielding structure. However, the box 10 was omitted. The thickness dimension of the neutron shielding structure 1B is 200 cm, and the thickness dimensions of the first concrete part 5, the iron layer 12, the second concrete part 6, the water-containing part 4 and the third concrete part 7 are changed as shown in Table 1, The thickness dependence of the neutron dose rate leaking from the neutron shielding structure 1B was calculated. FIG. 8 illustrates a cross-sectional view of a neutron shielding structure having the configuration of Test Example 2 shown in Table 1. FIG. 9 illustrates a cross-sectional view of a neutron shielding structure having the configuration of Test Example 7 shown in Table 1. For comparison, a neutron shielding structure made of concrete having a thickness dimension of 200 cm is referred to as Comparative Example 1, and the first concrete part 5 having a thickness dimension t1 of 30 cm, the iron layer 12 having a thickness dimension t5 of 40 cm, the thickness is not provided. As a comparative example 2, the thickness dependence of the neutron dose rate leaking from these neutron shielding structures was also calculated using a neutron shielding structure provided with the second concrete part 6 having a dimension t3 of 130 cm. A three-dimensional Monte Carlo code PHITS2 was used as the calculation code.

Figure 2017090376
Figure 2017090376

図10及び図11に示すように、中性子遮蔽構造1Bを採用した試験例1から試験例8の各中性子遮蔽構造の外側において、比較的高エネルギーの235MeVの陽子ビームのビームロスにより発生した中性子線量が低減し、各試験例の中性子遮蔽構造で中性子に対する遮蔽能力が発揮されていることがわかる。
また、図10を見ると、鉄層12の厚み寸法t5が40cmである試験例5の中性子遮蔽構造は、鉄層12の厚み寸法t5が30cmである試験例1から試験例4及び試験例6、比較例1の各中性子遮蔽構造よりも優れた遮蔽能力を発揮している。これにより、例えば235MeVの陽子ビームのビームロスにより発生した中性子の遮蔽では、10MeV以上の高エネルギーの中性子を減速させることが重要であり、鉄層12がこれに寄与しており、鉄等の中重元素による中性子遮蔽層が好適に機能することを確認した。特に、コンクリート部2における10MeV以上の高エネルギーの中性子の透過率が高いため、鉄層12の厚み寸法t5を増やすことが、高エネルギーの中性子の遮蔽に有用であることを確認した。
As shown in FIGS. 10 and 11, the neutron dose generated by the beam loss of a relatively high energy 235 MeV proton beam outside the neutron shielding structures of Test Example 1 to Test Example 8 adopting the neutron shielding structure 1B. It can be seen that the shielding ability against neutrons is exhibited in the neutron shielding structure of each test example.
10, the neutron shielding structure of Test Example 5 in which the thickness dimension t5 of the iron layer 12 is 40 cm is the same as Test Examples 1 to 4 and Test Example 6 in which the thickness dimension t5 of the iron layer 12 is 30 cm. The shielding ability superior to each neutron shielding structure of Comparative Example 1 is exhibited. Thus, for example, in shielding of neutrons generated by beam loss of a 235 MeV proton beam, it is important to decelerate neutrons having high energy of 10 MeV or more, and the iron layer 12 contributes to this. It was confirmed that the elemental neutron shielding layer functions properly. In particular, since the transmittance of high energy neutrons of 10 MeV or higher in the concrete part 2 is high, it was confirmed that increasing the thickness dimension t5 of the iron layer 12 is useful for shielding high energy neutrons.

また、図11を見ると、第一コンクリート部5、鉄層12及び第二コンクリート部6を備えていると、含水部4の厚み寸法t2が0cmから10cm、20cm、40cmと変化しても、各中性子遮蔽構造における遮蔽能力は大きく変化していない。これにより、例えば1MeV以下の比較的低エネルギーの中性子を減速させるためには、含水部4の厚み寸法t2は10cm程度で充分であると推測される。   Moreover, when FIG. 11 is seen, even if the thickness dimension t2 of the water-containing part 4 changes from 0 cm to 10 cm, 20 cm, and 40 cm when the first concrete part 5, the iron layer 12, and the second concrete part 6 are provided, The shielding ability in each neutron shielding structure has not changed greatly. Thereby, for example, in order to decelerate relatively low energy neutrons of 1 MeV or less, it is estimated that the thickness t2 of the water-containing portion 4 is about 10 cm.

また、図12を見ると、何れも鉄層12を内側に配置し、含水部4を外側に配置した試験例9から試験例11において、比較例1よりも優れた遮蔽能力が発揮されている。また、含水部4が最も外側に配置されている(即ち、第三コンクリート部7の厚み寸法t6が0cmである)試験例1の中性子遮蔽構造は、含水部4の外側にそれぞれ厚み寸法t6が0cmから130cm、100cm、30cmの第三コンクリート部7を備える試験例9から試験例11の各中性子遮蔽構造よりもさらに優れた遮蔽能力を発揮している。これらの結果から、陽子線や中性子線を発する施設Pに対して、中性子遮蔽構造1Bの遮蔽能力を高めるためには、鉄層12をより内側に配置し、含水部4を最も外側に配置することが好ましいことを確認した。   Moreover, when FIG. 12 is seen, the shielding ability superior to the comparative example 1 is exhibited in the test example 9 to the test example 11 which arrange | positioned the iron layer 12 inside, and has arrange | positioned the water-containing part 4 outside. . Further, the neutron shielding structure of Test Example 1 in which the water-containing portion 4 is disposed on the outermost side (that is, the thickness dimension t6 of the third concrete portion 7 is 0 cm) has a thickness dimension t6 on the outside of the water-containing portion 4 respectively. The shielding ability which was further superior to each neutron shielding structure of the test example 9 to the test example 11 provided with the 3rd concrete part 7 of 0 cm to 130 cm, 100 cm, and 30 cm is exhibited. From these results, in order to increase the shielding ability of the neutron shielding structure 1B with respect to the facility P that emits proton beams and neutron beams, the iron layer 12 is disposed on the inner side and the water-containing portion 4 is disposed on the outermost side. It was confirmed that it was preferable.

上述した試験例より、本発明に係る中性子遮蔽構造1によれば、中性子に対する遮蔽能力が良好に発揮され、コンクリート部2、含水部4及び鉄層12の配置及び各構成要素の厚み寸法を調整することで、高エネルギーの中性子に対する遮蔽能力も高まることを確認した。   From the test example described above, according to the neutron shielding structure 1 according to the present invention, the shielding ability against neutrons is satisfactorily exhibited, and the arrangement of the concrete part 2, the water-containing part 4 and the iron layer 12 and the thickness dimension of each component are adjusted. By doing so, it was confirmed that the shielding ability against high-energy neutrons also increased.

2 コンクリート部
4 含水部
5 第一コンクリート部
6 第二コンクリート部
8 密閉容器
10 箱体
12 鉄層
P 施設
2 Concrete part 4 Water-containing part 5 First concrete part 6 Second concrete part 8 Sealed container 10 Box 12 Iron layer P Facility

Claims (6)

中性子を発する施設を囲んで設けられたコンクリート部と、
前記コンクリート部に接して前記施設を囲むように設けられた含水部と、
水溶性高分子の水溶液が充填された密閉容器と、
を備え、
前記水溶液における水の割合は98重量%以上であり、
前記密閉容器は前記含水部に充填されていることを特徴とする中性子遮蔽構造。
A concrete section that surrounds a facility that emits neutrons;
A water-containing part provided so as to surround the facility in contact with the concrete part;
A sealed container filled with an aqueous solution of a water-soluble polymer;
With
The proportion of water in the aqueous solution is 98% by weight or more,
A neutron shielding structure, wherein the sealed container is filled in the water-containing portion.
前記コンクリート部は、前記施設を直接囲むように設けられた第一コンクリート部と、前記第一コンクリート部より外側に配置された第二コンクリート部とからなり、
前記含水部は、前記第一コンクリート部と前記第二コンクリート部との間に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の中性子遮蔽構造。
The concrete part is composed of a first concrete part provided so as to directly surround the facility, and a second concrete part arranged outside the first concrete part,
2. The neutron shielding structure according to claim 1, wherein the water-containing portion is provided between the first concrete portion and the second concrete portion.
前記含水部には前記密閉容器が複数収容されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の中性子遮蔽構造。   The neutron shielding structure according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the sealed containers are accommodated in the water-containing portion. 前記含水部には箱体が配置され、
前記箱体の内部に前記密閉容器が収容されていることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の中性子遮蔽構造。
A box is arranged in the water-containing part,
The neutron shielding structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the sealed container is accommodated in the box.
前記箱体が鉄で構成されていることを特徴とする請求項4に記載の中性子遮蔽構造。   The neutron shielding structure according to claim 4, wherein the box is made of iron. 前記含水部より内側に鉄層が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか一項に記載の中性子遮蔽構造。   The neutron shielding structure according to any one of claims 1 to 5, wherein an iron layer is provided inside the water-containing portion.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0425799A (en) * 1990-05-21 1992-01-29 Mitsubishi Electric Corp Radiation shielding material
JPH1073694A (en) * 1996-08-30 1998-03-17 Itoki Co Ltd Radiation shield
JPH10300880A (en) * 1997-04-23 1998-11-13 Tadao Sakurai Nuclear power station and radioactive waste treatment facility with radiation shielding outer periphery wall
JP2002267793A (en) * 2001-03-08 2002-09-18 Toshiba Corp Neutron protective wear
JP2013145119A (en) * 2012-01-13 2013-07-25 Taiyo Kogyo Corp Storage structure and storage method of radioactive matter-containing material
JP2014109444A (en) * 2012-11-30 2014-06-12 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd Nuclear fuel material taking-out method in nuclear power plant

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0425799A (en) * 1990-05-21 1992-01-29 Mitsubishi Electric Corp Radiation shielding material
JPH1073694A (en) * 1996-08-30 1998-03-17 Itoki Co Ltd Radiation shield
JPH10300880A (en) * 1997-04-23 1998-11-13 Tadao Sakurai Nuclear power station and radioactive waste treatment facility with radiation shielding outer periphery wall
JP2002267793A (en) * 2001-03-08 2002-09-18 Toshiba Corp Neutron protective wear
JP2013145119A (en) * 2012-01-13 2013-07-25 Taiyo Kogyo Corp Storage structure and storage method of radioactive matter-containing material
JP2014109444A (en) * 2012-11-30 2014-06-12 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd Nuclear fuel material taking-out method in nuclear power plant

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