JP2948866B2 - 耐放射線性気密設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐久性に優れた耐放射線性気密設備に関し、
より詳しくは、硝酸等の酸性化学薬剤や放射性物質の取
扱いに適した耐酸性、耐放射線性に優れた透明隔壁材を
有する気密設備に関する。

〔従来の技術〕

通常、放射性物質の中でも内部被ばくの恐れのある放
射性物質の取扱いには、作業者の安全を確保するため
に、一般に、グローブボックスによって代表される気密
設備が用いられる。かかる気密設備は、設備内部の状況
を十分に監視観察することができ、しかも作業の安全な
遂行が可能なことが必要であるので、通常透明性に優れ
た窓や隔壁が設けられている。これらの窓や透明隔壁は
透明性に優れるのみならず、耐候性、耐衝撃性、耐擦傷
性、加工性など種々の性能が要求されるので、これまで
は諸性能を勘案して通常のメタクリル樹脂を窓や隔壁等
の隔壁材とした気密設備が多用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、放射性物質の取扱いに供される気密設
備では、放射性物質の化学的処理のためにしばしば多量
のしかも高濃度の酸性化学薬剤が使用されるので、硫酸
や硝酸を多用してきた気密設備においては、長期間使用
しているうちに気密設備の窓や透明隔壁として使用され
ているメタクリル樹脂板表面に局所的に曇りやクレー
ズ、マイクロクラック等が発生し次第に広範囲に進展し
ていく現象が認められている。これは通常のメタクリル
樹脂が低濃度の酸性化学薬剤に対しては耐性があるもの
の、高濃度の硫酸や硝酸等の酸性化学薬剤に対する耐性
が十分でないためと考えられる。

通常のメタクリル樹脂板の表面に薄く硬い層（ハード
コート層）を設けて耐擦傷性を改善したメタクリル樹脂
板が、耐酸性の点でも通常のメタクリル樹脂板より優れ
ていることから気密設備の透明隔壁材として使用される
こともあるが、ハードコート層が劣化したり損傷をうけ
ると本体が通常のメタクリル樹脂であるので、その後の
耐酸性は十分とは言えず、本質的な耐酸性の改善には至
っていない。

気密設備の窓や透明隔壁における曇りやクレーズ等の
発生は、気密設備の監視や観察を著しく困難にし、作業
能率の大幅な低下をもたらすほか、透明隔壁の強度の低
下を招き破損による放射性物質の閉じ込め機能を損なう
ことにつながるため、透明隔壁の交換が要請されること
となる。しかし、窓や透明隔壁は放射性物質の閉じ込め
機能の構成材であるため本来交換を前提としておらず、
また放射性物質を取扱った後で窓や透明隔壁を交換する
場合には除染等の前準備と多大の費用等を必要とするた
め、実際に交換することは極めてむずかしいのが実情で
ある。それ故、放射性物質を取扱う気密設備の窓や透明
隔壁の材質としては、元来より優れた耐酸性を有するも
のを用いることが好ましい。

また、多くの高分子物質は、酸素存在下でγ線を多量
照射されると高分子鎖の切断が起こり、引張強度や曲げ
強度が低下することはよく知られていることであり、メ
タクリル樹脂も例外ではない。

放射性物質の取扱いに供される気密設備は、長期間に
わたって放射線を被ばくするため、この隔壁材としては
耐酸性のみならず耐放射線性の面でもより改善されてい
ることが気密設備の耐久性を高めることにつながり更に
好ましい。

したがって、本発明の目的は、耐酸性に加えて耐放射
線性に優れた透明隔壁材を有する気密設備を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らはメタクリル樹脂の耐酸性を改善するため
に、メタクリル酸メチルの重合を種々の架橋性単量体の
存在下で行い得られた重合体の性状を種々検討した結
果、適量の架橋性単量体を用いた架橋メタクリル樹脂
が、従来から知られているような耐熱性や耐溶剤性が向
上するだけでなく高濃度の硫酸や硝酸などの酸性化学薬
剤に対する耐性にも優れ、さらにはγ線の大量照射によ
っても強度低下を極めて起こしにくい優れた耐γ線性を
持つという有用な特性を併せ持つことを見出した。しか
して従来のメタクリル樹脂成形体を透明隔壁材として用
いた気密設備では達成が困難であった酸性化学薬剤や放
射性物質の取扱いに耐久性を有する気密設備を得るに
は、かかる架橋メタクリル樹脂成形体を用いればよいこ
とに気づき本発明を完成した。すなわち、本発明の要旨
とするところはメタクリル酸メチル単位60〜98重量％お
よび架橋性単量体単位２〜40重量％からなる架橋メタク
リル樹脂成形体を透明隔壁材として用いる耐久性に優れ
た耐放射線性気密設備である。

以下本発明を詳細に説明する。

本発明の架橋メタクリル樹脂とは特開昭60−144312号
公報、特公昭60−202128号公報、特開昭61−108630号公
報等に提案されているものであり、メタクリル酸メチル
単位60−98重量％と架橋性単量体単位２〜40重量％とか
ら構成される樹脂をいう。

架橋性単量体の量が架橋メタクリル樹脂構成全単量体
の２重量％未満の場合得られる架橋メタクリル樹脂は30
重量％の硝酸水溶液に接触させるとふくれを生じ易くな
る傾向があり、また架橋メタクリル樹脂の曲げ強度がγ
線の照射によって半減するまでの累積照射線量は通常の
メタクリル樹脂に比べて数割増大する。架橋性単量体の
量が２重量％以上、好ましくは３重量％以上、さらに好
ましくは５重量％以上で初期の曲げ強度が半減するまで
のγ線の累積照射線量に通常のメタクリル樹脂のそれの
数倍以上になり耐酸性も向上し耐久性改善効果が得られ
る。一方、架橋性単量体が40重量％を超える場合には、
耐酸性や耐放射線性改善効果は飽和し、切断、穴あけ等
の加工性はむしろ低下する傾向を示すようになる。気密
設備の窓や透明隔壁には穴あけ加工等が必要になる場合
が多く加工性の低下は好ましくないので架橋メタクリル
樹脂中の架橋性単量体は40重量％以下、好ましくは30重
量％以下が望ましい。

このような架橋メタクリル樹脂を得るために用いられ
る架橋性単量体は特に制限はないが、好適な架橋性単量
体としてエチレングリコールジメタクリレート、1,3−
プロピレングリコールジメタクリレート、1,4−ブチレ
ングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオー
ルジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタ
クリレート、ジメチロールエタンジメタクリレート、1,
1−ジメチロールプロパンジメタクリレート、2,2−ジメ
チロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールエ
タントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパ
ントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタン
ジメタクリレート等の分子内に少なくとも２個の（メ
タ）アクリロイル基を有し、該（メタ）アクリロイル基
の間に存在する炭素原子数が10以下である単量体やジビ
ニルベンゼン等を挙げることができる。これらの架橋性
単量体は単独または数種類混合して使用することができ
る。これらの架橋性単量体の中で、2,2−ジメチロール
プロパンジメタクリレートは、得られる架橋メタクリル
樹脂成形体の透明性が優れ、耐酸性と耐放射線性の改善
効果が大きく大型の成形体を得ることができるので特に
好適である。

気密設備に使用する架橋メタクリル樹脂成形体の形状
は平板状であっても二次曲面状等所望の形態が付与され
た形状であってもよい。

このような架橋メタクリル樹脂成形体は、塩化ビニル
樹脂等のガスケットと２枚の強化ガラスより形成される
セルに架橋性単量体とメタクリル酸メチルを主たる単量
体とする原料を注入した後、湯浴または熱風炉内で重合
するいわゆる注型法によって得ることができるし、また
前記原料をゲル状重合体とした後これを圧縮成形機、射
出成形機などで金型の中に封入し加圧加熱して急速に重
合する成形法などによっても得ることもできる。

本発明で使用する架橋メタクリル樹脂成形体を得るた
めの原料には、透明性などメタクリル樹脂の特性が大き
く損われない範囲で少量の共重合可能な他の一官能性単
量体および／またはメタクリル酸メチル重合体などを含
んでいてもよい。

放射性物質の取扱作業に供される気密設備には、種々
の型式のものがあるがここでは代表例として第１図に示
すグローブボックスについて以下具体的に説明する。

グローブボックスは本体であるボックス１、作業用ゴ
ム手袋すなわちグローブ２、ボックス内部観察のための
透明隔壁３、ボックス内部で使用する物品の出し入れ口
であるエアロック４、ボックス内部の気体を排出するた
めの排気装置５、およびボックス内部の有害な微粒子を
ボックス外へ逃さないように捕捉するための濾塵装置６
などから成る。このほかにボックス内部観察のための照
明装置や必要に応じてコンセントや給水口、ガス口など
が取付けられることもある。

酸性化学薬剤、放射性物質などはエアロック４からグ
ローブボックス内部に導入され、グローブ２を用いて取
扱われる。グローブ使用などによる取り扱いにくさ及び
薬剤等の使用状況などによりグローブボックス内部の各
部は酸性化学薬剤、放射性物質などが飛散・付着しやす
い状態におかれている。

このため、特に放射性物質を取り扱う場合にはグロー
ブボックス内部の放射性物質が外部へ漏れるのを防止す
る目的で、グローブボックス内部が作業室の圧力に対し
て常時負圧になるように排気装置が運転され、グローブ
ボックス内の有害微粒子の外部への排出は排気装置に接
続された濾塵装置によって防止されている。

このようにして用いられるグローブボックスの主要構
成要素の中で最も耐久性が劣るのはグローブである。し
かしながら、グローブについては閉じ込め機能を維持し
た状態で比較的容易に交換できるようにグローブポート
の構造等に工夫がなされているので、グローブの耐久性
はグローブボックスの耐久性に対して重大の障害になら
ない。次に耐久性が問題となるのは透明隔壁材である。
窓や透明隔壁などの透明隔壁材として通常のメタクリル
樹脂成形体を用いる場合には曇りやクレーズが発生する
可能性があり、またこの交換が難しいため、グローブボ
ックスの寿命を延ばすうえで、透明隔壁材の耐久性を改
善することが重要となる。

本発明になるグローブボックスでは、透明隔壁３に前
記架橋メタクリル樹脂成形体を用いることを特徴とする
ものであり、これにより透明隔壁の耐久性を改善しグロ
ーブボックスの寿命を飛躍的に延ばすことができる。す
なわち、本発明の架橋メタクリル樹脂成形体は、透明
性、耐衝撃性、耐擦傷性、切削加工性などは通常のメタ
クリル樹脂成形体と同等であり、酸性化学薬剤に対する
耐酸性に優れ、さらに耐放射線性にも優れているので、
従来からのメタクリル樹脂成形体を透明隔壁材とするグ
ローブボックスに比べて、本発明の架橋メタクリル樹脂
成形体を透明隔壁材とするグローブボックスは耐酸性や
耐放射線性等の耐久性に優れたものとなる。

〔実施例〕

以下実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明す
る。

実施例1. メタクリル酸メチル80重量％と2,2−ジメチロールプ
ロパンジメタクリレート20重量％よりなる単量体組成物
100重量部に、1,4（８）−ｐ−メンタジエン0.001重量
部とｔ−ブチルパーオキシイソブチレートを0.2重量部
添加した混合溶液を間隔3mmのガスケットと２枚の強化
ガラス板で構成したセルに注入しついで60℃で３時間重
合した後130℃で２時間重合して約3mm厚さの板状成形体
を得た。

得られた成形体の小片をアセトン中に24時間浸漬した
が小片は膨潤するだけで溶解せず、十分に架橋している
ことを確認した。

また得られた成形体表面に30重量％の硝酸水溶液を滴
下し、その上を時計皿で覆い室温下に24時間放置し、放
置後板表面の硝酸を水洗し、口紙で水を除去して表面状
態を観察したが薬液の接触部に曇りやふくれ、クレーズ
等は認められなかった、更に得られた成形体にγ線を0.
3MGy照射した後曲げ強度をJIS K7203の方法に準じて測
定したところその値は127MPaで、照射前の曲げ強度118M
Paとほとんど差異が見られず良好な耐放射線性が認めら
れた。この架橋メタクリル樹脂板状成形体は、耐酸性、
耐放射線性が優れており放射性物質を扱う気密設備の透
明隔壁として適している。

比較例1. 板厚3mmの注型法で製造された通常のメタクリル樹脂
板表面に30重量％の硝酸水溶液を滴下し、実施例１と同
様にして放置試験を行なった。24時間経過後表面の硝酸
を水洗除去して表面状態を観察したところ硝酸の接触部
にふくれが認められた。

また通常のメタクリル樹脂板にγ線を0.3MGy照射した
後曲げ強度を測定したところ照射前に122MPaであったも
のが照射後29MPaまで大幅な低下を示した。架橋メタク
リル樹脂に比して耐酸性、耐放射線性が劣っていること
がわかる。

実施例2. メタクリル酸メチル90重量％とエチレングリコールジ
メタクリレート10重量％よりなる単量体組成物100重量
部に1,4（８）−ｐ−メンタジエン0.001重量部とｔ−ブ
チルパーオキシブチレートを0.3重量部添加した混合溶
液を実施例１と同様にして厚さ約3mmの板状成形体を得
た。

この成形体の小片はアセトン中で膨潤するだけで溶解
しなかった。またγ線を0.3MGy照射した後の曲げ強度は
107MPaであり照射前の曲げ強度113MPaと比較してもほと
んど強度低下を示さなかった。

成形体表面に30重量％の硝酸水溶液を滴下して時計皿
で覆い一昼夜放置後、表面の硝酸を水洗除去して表面状
態を観察したが硝酸との接触部に曇りやふくれは認めら
れなかった。この架橋メタクリル樹脂も通常のメタクリ
ル樹脂より耐酸性、耐放射線性が優れ気密設備の耐久性
を改善できることがわかる。

実施例3. 透明隔壁部に作業用のゴム手袋装着用のポートを有す
る大型のグローブボックスの透明隔壁として、メタクリ
ル酸メチル80重量部と、2,2−ジメチロールプロパンジ
メタクリレート20重量％よりなる単量体組成物100重量
部に1,4（８）−ｐ−メンタジエン0.004重量部とｔ−ブ
チルパーオキシイソブチレート0.04重量部添加した混合
溶液を間隔10mmのガスケットと２枚の強化ガラス板で構
成したセルに注入して60℃で13時間重合した後130℃で
３時間重合して約10mmの架橋メタクリル樹脂板状成形体
を作成した。グローブ取付けのために直径約25cmの穴あ
け加工した後枠に組み付けグローブボックスを構成し
た。組立て後排気装置を運転して150mmH₂Oの負圧をかけ
たが透明隔壁として使用した架橋メタクリル樹脂板状成
形体に亀裂等の異常は発生せず十分な強度を示した。グ
ローブボックスのエアロックを通して８規定の硫酸水溶
液をグローブボックス内に入れグローブボックスの透明
隔壁内面に液滴を付着させ排気装置を運転し、負圧状態
にして１ケ月間放置した。その後エチルアルコールを含
ませた布で内面を拭き取ったが、硫酸が付着していた所
に曇りクレーズ、ふくれ等の異常は無く優れた耐酸性が
認められた。

比較例2. 実施例３と同型式のグローブボックスに通常のメタク
リル樹脂製の板厚10mmの透明板を使用した従来型のグロ
ーブボックスについて、実施例３と同様にしてメタクリ
ル樹脂板内面に８規定硫酸水溶液の液滴を付着させ排気
装置を運転し負圧状態で１ケ月間放置した。その後エチ
ルアルコールを含ませた布で内面を軽く拭きとったとこ
ろ８規定硫酸液が付着していた部分に曇りを生じた。従
来型のクローブボックスでは硫酸液を使用する場合、そ
の耐酸性は不十分であり、耐久性に問題を生じることが
判った。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明による気密設備は、透明隔壁
材として使用する架橋メタクリル樹脂成形体が耐酸性と
耐放射線性の点において通常のメタクリル樹脂成形体よ
り格段に優れているため、気密設備内で多量のしかも高
濃度の酸性化学薬剤を使用しても長期間にわたって曇り
やクレーズの発生が無く、また放射線による強度低下も
起こらず優れた耐久性を示すので、放射性物質で汚染し
た気密設備の面倒な隔壁交換等の工事の発生を抑制し、
経済的な損失を大幅に軽減することができ有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施態様であるグローブボックス
の斜視図である。 １……ボックス、２……グローブ、３……透明隔壁、４
……エアロック、５……排気装置、６……濾塵装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 正敏 新潟県北蒲原郡中条町倉敷町２番28号 株式会社クラレ内 (72)発明者 瀬口 忠男 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子 力研究所高崎研究所内 (72)発明者 福島 奬 茨城県東茨城郡大洗町新堀3607番地 日 本原子力研究所大洗研究所内 (72)発明者 平田 勝 茨城県東茨城郡大洗町新堀3607番地 日 本原子力研究所大洗研究所内 (72)発明者 塩沢 憲一 茨城県東茨城郡大洗町新堀3607番地 日 本原子力研究所大洗研究所内 審査官 村田 尚英 (56)参考文献 特開 昭62−192414（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G21F 7/03 - 7/04 C08F 220/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メタクリル酸メチル単位60〜98重量％およ
   び架橋性単量体単位２〜40重量％からなる架橋メタクリ
   ル樹脂成形体を透明隔壁材として用いることを特徴とす
   る耐久性に優れた耐放射線性気密設備。
2. 【請求項２】架橋性単量体が、分子内に２個の（メタ）
   アクリロイル基を有し該（メタ）アクリロイル基の間に
   存在する炭素原子数が10以下の単量体である請求項１記
   載の耐放射線性気密設備。
3. 【請求項３】架橋性単量体が、2,2−ジメチロールプロ
   パンジメタクリレートである請求項２記載の耐放射線性
   気密設備。