JP3150672B1 - 中性子遮蔽体およびこれを用いたキャスク - Google Patents
中性子遮蔽体およびこれを用いたキャスクInfo
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Abstract
【要約】
【課題】 中性子遮蔽体形成時の低粘度化による作業効
率の向上を実現するとともに、中性子遮蔽体形成後の長
期間にわたる高温環境下においても耐熱性と中性子遮蔽
能とを与える水素含有率とを保持すること。 【解決手段】 反応性希釈剤入り長鎖脂肪族グリシジル
エーテル系エポキシ樹脂を主剤とし、脂環式ポリアミ
ン、ポリアミド脂肪族ポリアミンおよびエポキシアダク
トの配合を該二液反応常温硬化型エポキシ樹脂の硬化剤
とした二液反応常温硬化型エポキシ樹脂、不純物である
ソーダ分が０．０７重量％以下である高純度の水酸化ア
ルミニウム、および炭化硼素を配合して形成した中性子
遮蔽体をキャスク１００のレジン１０６，１１２，１１
４として用いる。
率の向上を実現するとともに、中性子遮蔽体形成後の長
期間にわたる高温環境下においても耐熱性と中性子遮蔽
能とを与える水素含有率とを保持すること。 【解決手段】 反応性希釈剤入り長鎖脂肪族グリシジル
エーテル系エポキシ樹脂を主剤とし、脂環式ポリアミ
ン、ポリアミド脂肪族ポリアミンおよびエポキシアダク
トの配合を該二液反応常温硬化型エポキシ樹脂の硬化剤
とした二液反応常温硬化型エポキシ樹脂、不純物である
ソーダ分が０．０７重量％以下である高純度の水酸化ア
ルミニウム、および炭化硼素を配合して形成した中性子
遮蔽体をキャスク１００のレジン１０６，１１２，１１
４として用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、中性子遮蔽体お
よびこれを用いたキャスクに関し、特に未硬化状態にお
いて粘土を低くし、十分なポットライフ（可使時間）を
確保して作業性を向上させることができるとともに、優
れた耐熱性、中性子遮蔽能を保持することができる中性
子遮蔽体、およびこれを用いて、燃焼を終えた使用済み
核燃料集合体を収容、貯蔵するキャスクに関するもので
ある。
よびこれを用いたキャスクに関し、特に未硬化状態にお
いて粘土を低くし、十分なポットライフ（可使時間）を
確保して作業性を向上させることができるとともに、優
れた耐熱性、中性子遮蔽能を保持することができる中性
子遮蔽体、およびこれを用いて、燃焼を終えた使用済み
核燃料集合体を収容、貯蔵するキャスクに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年の原子力産業の発展に伴い、各種の
原子力施設、たとえば原子炉、核燃料再処理工場などが
各地に建設されているが、これら各種の原子力施設など
では、人体が受ける放射線の量を極力低減し、また放射
線による構造材や機器材料が損傷しないようにしなけれ
ばならない。すなわち、各種の原子力施設などの核燃料
あるいは使用済み核燃料から発生する中性子は、エネル
ギーが高く、強い透過力を有し、他の物質と衝突すると
γ線を発生し、人体に重大な障害を与え、また、原子力
施設などの各種材料を損傷させることから、この中性子
を安全確実に遮蔽することができる中性子遮蔽体の開発
が継続して行われている。
原子力施設、たとえば原子炉、核燃料再処理工場などが
各地に建設されているが、これら各種の原子力施設など
では、人体が受ける放射線の量を極力低減し、また放射
線による構造材や機器材料が損傷しないようにしなけれ
ばならない。すなわち、各種の原子力施設などの核燃料
あるいは使用済み核燃料から発生する中性子は、エネル
ギーが高く、強い透過力を有し、他の物質と衝突すると
γ線を発生し、人体に重大な障害を与え、また、原子力
施設などの各種材料を損傷させることから、この中性子
を安全確実に遮蔽することができる中性子遮蔽体の開発
が継続して行われている。
【０００３】従来、中性子遮蔽体としては、コンクリー
トが用いられていたが、このコンクリートは、遮蔽壁と
しては相当の厚みを必要とし、原子力船のように、重量
および容積に制限のある原子力施設では不適な中性子遮
蔽体であり、中性子遮蔽体の軽量化が望まれていた。
トが用いられていたが、このコンクリートは、遮蔽壁と
しては相当の厚みを必要とし、原子力船のように、重量
および容積に制限のある原子力施設では不適な中性子遮
蔽体であり、中性子遮蔽体の軽量化が望まれていた。
【０００４】ここで、中性子のうちの高速中性子は、ほ
ぼ同じ質量の水素元素と衝突することによってエネルギ
ーが吸収され、効果的に減速されるので、水素密度の高
い、すなわち水素含有率の高い物質が高速中性子の遮蔽
に有効であり、水、パラフィン、ポリエチレンなどを中
性子遮蔽体として用いることができる。この水などの液
体は、コンクリートに比べて軽量であるが、液体である
ために取り扱いが限定され、さらには、この水などの液
体を収納する容器自体の材質の中性子遮蔽能が問題とな
る。
ぼ同じ質量の水素元素と衝突することによってエネルギ
ーが吸収され、効果的に減速されるので、水素密度の高
い、すなわち水素含有率の高い物質が高速中性子の遮蔽
に有効であり、水、パラフィン、ポリエチレンなどを中
性子遮蔽体として用いることができる。この水などの液
体は、コンクリートに比べて軽量であるが、液体である
ために取り扱いが限定され、さらには、この水などの液
体を収納する容器自体の材質の中性子遮蔽能が問題とな
る。
【０００５】一方、軽量で水素含有率の高く、中性子の
減速材としての効果が大きいパラフィン、ポリエチレン
などのポリオレフィン系熱可塑性樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリメタクリル酸などそ
れ自体、これらの混合物、または低速および熱中性子に
対して大きな吸収断面積を有することが知られている硼
素化合物をこれらに配合した硼素化合物含有パラフィ
ン、硼素化合物含有ポリエチレン、硼素化合物含有ポリ
メタクリル酸エステルなどによって形成される中性子遮
蔽体が提案されている。
減速材としての効果が大きいパラフィン、ポリエチレン
などのポリオレフィン系熱可塑性樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリメタクリル酸などそ
れ自体、これらの混合物、または低速および熱中性子に
対して大きな吸収断面積を有することが知られている硼
素化合物をこれらに配合した硼素化合物含有パラフィ
ン、硼素化合物含有ポリエチレン、硼素化合物含有ポリ
メタクリル酸エステルなどによって形成される中性子遮
蔽体が提案されている。
【０００６】近年では、エポキシ樹脂に耐火材として大
量の水酸化アルミニウムと中性子遮蔽材として微量の炭
化硼素とを配合した中性子遮蔽体がある。このエポキシ
樹脂は、一般的に主剤および硬化剤とからなる二液反応
常温硬化型エポキシ樹脂が用いられ、主剤としては、エ
ポキシ当量が１８４〜１９４、分子量が３８０程度のビ
スフェノールＡ型主剤（水素含有量＝７．１重量％）が
用いられ、硬化剤としては、脂肪族ポリアミン系、脂環
式ポリアミン、ポリアミドアミン、エポキサイドアダク
ト系単体またはこれらの混合物が用いられる。
量の水酸化アルミニウムと中性子遮蔽材として微量の炭
化硼素とを配合した中性子遮蔽体がある。このエポキシ
樹脂は、一般的に主剤および硬化剤とからなる二液反応
常温硬化型エポキシ樹脂が用いられ、主剤としては、エ
ポキシ当量が１８４〜１９４、分子量が３８０程度のビ
スフェノールＡ型主剤（水素含有量＝７．１重量％）が
用いられ、硬化剤としては、脂肪族ポリアミン系、脂環
式ポリアミン、ポリアミドアミン、エポキサイドアダク
ト系単体またはこれらの混合物が用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した主
剤および硬化剤とからなる二液反応常温硬化型エポキシ
樹脂を配合した中性子遮蔽体を形成する場合、エポキシ
樹脂主剤、硬化剤、水酸化アルミニウム、および炭化硼
素が十分に均質となる中性子遮蔽体とすべく、少量単位
で、かつ３０分程度の長時間の混練・充填作業を行って
いた。この場合、混練された中性子遮蔽体は、硬化剤を
含むため、迅速に鋳込まないと固化してしまい、かつ粘
性が高いので作業効率が悪いという問題点があった。す
なわち、高い粘性であるがゆえに、鋳込み時におけるホ
ース内の流動性が悪く、単位時間当たりの鋳込み量が減
少することに加え、少量単位で混練を行うために、大型
の中性子遮蔽体を製造する場合、鋳込み中の中断回数が
増大し、全体の鋳込み時間に多大の時間と労力とがかか
ることなる。
剤および硬化剤とからなる二液反応常温硬化型エポキシ
樹脂を配合した中性子遮蔽体を形成する場合、エポキシ
樹脂主剤、硬化剤、水酸化アルミニウム、および炭化硼
素が十分に均質となる中性子遮蔽体とすべく、少量単位
で、かつ３０分程度の長時間の混練・充填作業を行って
いた。この場合、混練された中性子遮蔽体は、硬化剤を
含むため、迅速に鋳込まないと固化してしまい、かつ粘
性が高いので作業効率が悪いという問題点があった。す
なわち、高い粘性であるがゆえに、鋳込み時におけるホ
ース内の流動性が悪く、単位時間当たりの鋳込み量が減
少することに加え、少量単位で混練を行うために、大型
の中性子遮蔽体を製造する場合、鋳込み中の中断回数が
増大し、全体の鋳込み時間に多大の時間と労力とがかか
ることなる。
【０００８】なお、上述した二液反応常温硬化型エポキ
シ樹脂を配合した中性子遮蔽体の可使時間は、混練時間
の経過とともに変化するものの、一般に混練時における
初期温度が３０℃程度のとき２時間程度である。この２
時間には、混練・充填作業にかかる時間、たとえば上述
した３０分の時間も含まれ、粘性の低下による混練・充
填作業時間の短縮も要望される。ここで、可使時間と
は、中性子遮蔽体が、混練による流動状態から鋳込みに
必要な最低限の流動性を残す状態までの時間をいう。
シ樹脂を配合した中性子遮蔽体の可使時間は、混練時間
の経過とともに変化するものの、一般に混練時における
初期温度が３０℃程度のとき２時間程度である。この２
時間には、混練・充填作業にかかる時間、たとえば上述
した３０分の時間も含まれ、粘性の低下による混練・充
填作業時間の短縮も要望される。ここで、可使時間と
は、中性子遮蔽体が、混練による流動状態から鋳込みに
必要な最低限の流動性を残す状態までの時間をいう。
【０００９】一方、上述した中性子遮蔽体に含まれる水
酸化アルミニウムは、水素含有率が高く、難燃性と中性
子遮蔽能とを与えるものであるが、高温環境下に長時間
さらされると、水素含有率が徐々に減少するという問題
点があった。
酸化アルミニウムは、水素含有率が高く、難燃性と中性
子遮蔽能とを与えるものであるが、高温環境下に長時間
さらされると、水素含有率が徐々に減少するという問題
点があった。
【００１０】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
中性子遮蔽体形成時の低粘度化による作業効率の向上を
実現するとともに、中性子遮蔽体形成後の長期間にわた
る高温環境下においても耐熱性と中性子遮蔽能とを与え
る水素含有率とを保持することができる中性子遮蔽体お
よびこれを用いたキャスクを提供することを目的とす
る。
中性子遮蔽体形成時の低粘度化による作業効率の向上を
実現するとともに、中性子遮蔽体形成後の長期間にわた
る高温環境下においても耐熱性と中性子遮蔽能とを与え
る水素含有率とを保持することができる中性子遮蔽体お
よびこれを用いたキャスクを提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる中性子遮蔽体は、長鎖脂肪族グリ
シジルエーテル系エポキシ樹脂を添加したエポキシ樹脂
を主剤とし、これに脂環式ポリアミン、ポリアミド脂肪
族ポリアミンおよびエポキシアダクトを硬化剤とした二
液反応常温硬化型エポキシ樹脂を含むことを特徴とする
ものである。
め、請求項１にかかる中性子遮蔽体は、長鎖脂肪族グリ
シジルエーテル系エポキシ樹脂を添加したエポキシ樹脂
を主剤とし、これに脂環式ポリアミン、ポリアミド脂肪
族ポリアミンおよびエポキシアダクトを硬化剤とした二
液反応常温硬化型エポキシ樹脂を含むことを特徴とする
ものである。
【００１２】この発明によれば、反応性希釈剤入り長鎖
脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂を主剤として
用いることによって、具体的に２０〜２５ポイズ程度に
低粘度とすることができ、作業性を向上させることがで
きるとともに、主剤の水素含有量を増加、具体的に７．
５〜８．５重量％まで増加することができる。この主剤
を用いた場合、硬化剤として柔軟な材料を選択すること
ができ、可使時間に影響を及ぼす硬化剤として、脂環式
ポリアミン、ポリアミドポリアミン、脂肪族ポ リアミン
およびエポキサイドアダクト等、単体または二種以上組
み合わせた配合硬化剤を利用することによって、十分な
可使時間を確保できるとともに、硬化時における活性水
素の量を多くすることができ、特に脂環式ポリアミンに
よって耐熱性をさらに高めた２液反応常温硬化型エポキ
シ樹脂を実現することができる。この可使時間は、たと
えば、この２液反応常温硬化型エポキシ樹脂を含む中性
子遮蔽材を混練する際の温度が３０℃近傍である場合に
は、具体的に３〜３．５時間程度の長い可使時間を確保
することができ、鋳込み可能時間が増大するとともに、
中性子遮蔽材の大量混練を可能とし、大きな中性子遮蔽
体の形成時における中断回数を減少させ、中性子遮蔽体
の形成にかかる時間と労力とを格段に軽減することがで
きる。
脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂を主剤として
用いることによって、具体的に２０〜２５ポイズ程度に
低粘度とすることができ、作業性を向上させることがで
きるとともに、主剤の水素含有量を増加、具体的に７．
５〜８．５重量％まで増加することができる。この主剤
を用いた場合、硬化剤として柔軟な材料を選択すること
ができ、可使時間に影響を及ぼす硬化剤として、脂環式
ポリアミン、ポリアミドポリアミン、脂肪族ポ リアミン
およびエポキサイドアダクト等、単体または二種以上組
み合わせた配合硬化剤を利用することによって、十分な
可使時間を確保できるとともに、硬化時における活性水
素の量を多くすることができ、特に脂環式ポリアミンに
よって耐熱性をさらに高めた２液反応常温硬化型エポキ
シ樹脂を実現することができる。この可使時間は、たと
えば、この２液反応常温硬化型エポキシ樹脂を含む中性
子遮蔽材を混練する際の温度が３０℃近傍である場合に
は、具体的に３〜３．５時間程度の長い可使時間を確保
することができ、鋳込み可能時間が増大するとともに、
中性子遮蔽材の大量混練を可能とし、大きな中性子遮蔽
体の形成時における中断回数を減少させ、中性子遮蔽体
の形成にかかる時間と労力とを格段に軽減することがで
きる。
【００１３】また、請求項２にかかる中性子遮蔽体は、
長鎖脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂を添加し
たエポキシ樹脂を主剤とし、これに脂環式ポリアミン、
ポリアミド脂肪族ポリアミンおよびエポキシアダクトを
硬化剤とした二液反応常温硬化型エポキシ樹脂と、水酸
化アルミニウムまたは水酸化マグネシウムを用いた耐火
材と、炭化硼素その他の中性子吸収材とを配合したもの
である。
長鎖脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂を添加し
たエポキシ樹脂を主剤とし、これに脂環式ポリアミン、
ポリアミド脂肪族ポリアミンおよびエポキシアダクトを
硬化剤とした二液反応常温硬化型エポキシ樹脂と、水酸
化アルミニウムまたは水酸化マグネシウムを用いた耐火
材と、炭化硼素その他の中性子吸収材とを配合したもの
である。
【００１４】水酸化アルミニウムは、脂環式ポリアミン
によってその耐熱性が高められ、耐火材として有効に作
用する。一方、一般に用いられる水酸化アルミニウムの
高温時に多量の水分放出が起こる熱分解温度は、２４５
〜３２０℃であるが、水酸化マグネシウムの脱水分熱分
解温度は、３４０〜３９０℃であるため、この水酸化マ
グネシウムを、中性子遮蔽体を組成する耐火材として一
部あるいは全部に用いることにより、高温環境下におけ
る中性子遮蔽体の耐熱性を高められる。
によってその耐熱性が高められ、耐火材として有効に作
用する。一方、一般に用いられる水酸化アルミニウムの
高温時に多量の水分放出が起こる熱分解温度は、２４５
〜３２０℃であるが、水酸化マグネシウムの脱水分熱分
解温度は、３４０〜３９０℃であるため、この水酸化マ
グネシウムを、中性子遮蔽体を組成する耐火材として一
部あるいは全部に用いることにより、高温環境下におけ
る中性子遮蔽体の耐熱性を高められる。
【００１５】また、請求項３にかかる中性子遮蔽体は、
上記中性子遮蔽体において、前記中性子吸収材に、炭化
硼素を用いたものである。炭化硼素は、中性子の吸収に
好適である。また、請求項４にかかる中性子遮蔽体は、
上記中性子遮蔽体において、さらに、前記水酸化アルミ
ニウムに含まれるソーダ分を０．１重量％以下としたも
のである。
上記中性子遮蔽体において、前記中性子吸収材に、炭化
硼素を用いたものである。炭化硼素は、中性子の吸収に
好適である。また、請求項４にかかる中性子遮蔽体は、
上記中性子遮蔽体において、さらに、前記水酸化アルミ
ニウムに含まれるソーダ分を０．１重量％以下としたも
のである。
【００１６】この発明によれば、水酸化アルミニウム
は、精製時に不純物としてソーダ分が含まれる。このソ
ーダ分が高くなるにしたがって、高温時においても水酸
化アルミニウムに含まれる結晶水中の水分の一部を熱分
解して放出する傾向が大きくなることに着目し、水酸化
アルミニウムの不純物としてのソーダ分を０．１重量％
以下とすることによって、１５０℃近傍の高温状態に至
るまで、水分の一部を熱分解せずに水素含有量を保持す
ることができ、これによって、高温時においても水酸化
アルミニウムの水素含有率を減少させずに保持すること
ができる。
は、精製時に不純物としてソーダ分が含まれる。このソ
ーダ分が高くなるにしたがって、高温時においても水酸
化アルミニウムに含まれる結晶水中の水分の一部を熱分
解して放出する傾向が大きくなることに着目し、水酸化
アルミニウムの不純物としてのソーダ分を０．１重量％
以下とすることによって、１５０℃近傍の高温状態に至
るまで、水分の一部を熱分解せずに水素含有量を保持す
ることができ、これによって、高温時においても水酸化
アルミニウムの水素含有率を減少させずに保持すること
ができる。
【００１７】また、請求項５にかかる中性子遮蔽体は、
上記中性子遮蔽体において、さらに、前記水酸化アルミ
ニウムに含まれるソーダ分を０．０７重量％以下とした
ものである。
上記中性子遮蔽体において、さらに、前記水酸化アルミ
ニウムに含まれるソーダ分を０．０７重量％以下とした
ものである。
【００１８】この発明によれば、水酸化アルミニウムに
含まれるソーダ分が０．０７重量％以下の場合、具体的
に中性子遮蔽体が長期間１５０〜１６０℃の状態であっ
ても、水酸化アルミニウムの水分が熱分解による減損量
が殆どなく、中性子遮蔽体は、水素含有率を保持するこ
とができる。
含まれるソーダ分が０．０７重量％以下の場合、具体的
に中性子遮蔽体が長期間１５０〜１６０℃の状態であっ
ても、水酸化アルミニウムの水分が熱分解による減損量
が殆どなく、中性子遮蔽体は、水素含有率を保持するこ
とができる。
【００１９】また、請求項６にかかる中性子遮蔽体は、
上記中性子遮蔽体を外周に有し且つγ線の遮蔽を行う胴
本体のキャビティ内を、中性子吸収能を有する複数の角
パイプをキャビティ内に挿入した状態で当該角パイプに
より構成される角断面形状のバスケットの外形に合わせ
た形状にし、前記キャビティ内に挿入したバスケットの
各セル内に使用済み核燃料集合体を収容して貯蔵するよ
うにしたものである。
上記中性子遮蔽体を外周に有し且つγ線の遮蔽を行う胴
本体のキャビティ内を、中性子吸収能を有する複数の角
パイプをキャビティ内に挿入した状態で当該角パイプに
より構成される角断面形状のバスケットの外形に合わせ
た形状にし、前記キャビティ内に挿入したバスケットの
各セル内に使用済み核燃料集合体を収容して貯蔵するよ
うにしたものである。
【００２０】この発明によれば、反応性希釈剤入り長鎖
脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂を主剤として
用いることによって、具体的に２０〜２５ポイズ程度に
低粘度とすることができ、作業性を向上させることがで
きるとともに、主剤の水素含有量を増加、具体的に７．
５〜８．５重量％まで増加することができる。この主剤
を用いた場合、硬化剤として柔軟な材料を選択すること
ができ、かつ可使時間 に影響を及ぼす硬化剤として、脂
環式ポリアミン、ポリアミドポリアミン、脂肪族ポリア
ミンおよびエポキサイドアダクト等の配合剤を用いる
と、十分な可使時間を確保できるとともに、硬化時にお
ける活性水素の量を多くすることができ、特に脂環式ポ
リアミンによって耐熱性をさらに高めた２液反応常温硬
化型エポキシ樹脂を実現することができる。この可使時
間は、たとえば、この２液反応常温硬化型エポキシ樹脂
を含む中性子遮蔽材を混練する際の温度が３０℃近傍で
ある場合には、具体的に３〜３．５時間程度の長い可使
時間を確保することができ、鋳込み可能時間が増大する
とともに、中性子遮蔽材の大量混練を可能とし、大きな
中性子遮蔽体の形成時における中断回数を減少させ、中
性子遮蔽体の形成にかかる時間と労力とを格段に軽減す
ることができる。
脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂を主剤として
用いることによって、具体的に２０〜２５ポイズ程度に
低粘度とすることができ、作業性を向上させることがで
きるとともに、主剤の水素含有量を増加、具体的に７．
５〜８．５重量％まで増加することができる。この主剤
を用いた場合、硬化剤として柔軟な材料を選択すること
ができ、かつ可使時間 に影響を及ぼす硬化剤として、脂
環式ポリアミン、ポリアミドポリアミン、脂肪族ポリア
ミンおよびエポキサイドアダクト等の配合剤を用いる
と、十分な可使時間を確保できるとともに、硬化時にお
ける活性水素の量を多くすることができ、特に脂環式ポ
リアミンによって耐熱性をさらに高めた２液反応常温硬
化型エポキシ樹脂を実現することができる。この可使時
間は、たとえば、この２液反応常温硬化型エポキシ樹脂
を含む中性子遮蔽材を混練する際の温度が３０℃近傍で
ある場合には、具体的に３〜３．５時間程度の長い可使
時間を確保することができ、鋳込み可能時間が増大する
とともに、中性子遮蔽材の大量混練を可能とし、大きな
中性子遮蔽体の形成時における中断回数を減少させ、中
性子遮蔽体の形成にかかる時間と労力とを格段に軽減す
ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明にかかる中性子遮蔽体およびこれを用いたキャスク
の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施
の形態によりこの発明が限定されるものではない。
発明にかかる中性子遮蔽体およびこれを用いたキャスク
の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施
の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】（実施の形態１） まず、この発明が適用される中性子遮蔽体について説明
する。この実施の形態１における中性子遮蔽体は、主剤
および硬化剤とからなる二液反応常温硬化型エポキシ樹
脂と、水酸化アルミニウムと、炭化硼素とを混合したも
のである。二液反応常温硬化型エポキシ樹脂とは、文字
どおり、主剤と硬化剤とが混合されることによって常温
で硬化するエポキシ樹脂である。水酸化アルミニウム
は、大量に配合され、水素含有率が大きく、耐火材と中
性子遮蔽材としての機能を有する。また、炭化硼素は、
微量に配合され、中性子の減速および吸収材としての機
能を有する。
する。この実施の形態１における中性子遮蔽体は、主剤
および硬化剤とからなる二液反応常温硬化型エポキシ樹
脂と、水酸化アルミニウムと、炭化硼素とを混合したも
のである。二液反応常温硬化型エポキシ樹脂とは、文字
どおり、主剤と硬化剤とが混合されることによって常温
で硬化するエポキシ樹脂である。水酸化アルミニウム
は、大量に配合され、水素含有率が大きく、耐火材と中
性子遮蔽材としての機能を有する。また、炭化硼素は、
微量に配合され、中性子の減速および吸収材としての機
能を有する。
【００２３】二液反応常温硬化型エポキシ樹脂の主剤と
しては、反応性希釈剤入り長鎖脂肪族グリシジルエーテ
ル系エポキシ樹脂を用いる。この反応性希釈剤入り長鎖
脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂は、ビスフェ
ノールＡ型のエポキシ当量（＝１８４〜１９４）とほぼ
同じエポキシ当量を有するが、ビスフェノールＡ型の粘
度（＝１２０ポイズ）に比べ粘度が２０〜２５ポイズ程
度であり、低粘度化を実現する。また、この反応性希釈
剤入り長鎖脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂の
水素含有率は７．６重量％であり、ビスフェノールＡ型
の水素含有率７．１重量％に比べて大きな値をもつ。
しては、反応性希釈剤入り長鎖脂肪族グリシジルエーテ
ル系エポキシ樹脂を用いる。この反応性希釈剤入り長鎖
脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂は、ビスフェ
ノールＡ型のエポキシ当量（＝１８４〜１９４）とほぼ
同じエポキシ当量を有するが、ビスフェノールＡ型の粘
度（＝１２０ポイズ）に比べ粘度が２０〜２５ポイズ程
度であり、低粘度化を実現する。また、この反応性希釈
剤入り長鎖脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂の
水素含有率は７．６重量％であり、ビスフェノールＡ型
の水素含有率７．１重量％に比べて大きな値をもつ。
【００２４】したがって、反応性希釈剤入り長鎖脂肪族
グリシジルエーテル系エポキシ樹脂を二液反応常温硬化
型エポキシ樹脂の主剤として用いることによって、その
低粘度化による常温近傍における作業効率を向上させる
ことができる。すなわち、混練にかかる時間を短縮する
ことによって可使時間を稼ぐことができ、大量混練を可
能とすることから、大型の中性子遮蔽体製造時における
中断時間が少なくなり、各回の鋳込み作業自体にかかる
時間も、その流動性から短縮され、全体的な作業効率を
大幅に向上させることができる。
グリシジルエーテル系エポキシ樹脂を二液反応常温硬化
型エポキシ樹脂の主剤として用いることによって、その
低粘度化による常温近傍における作業効率を向上させる
ことができる。すなわち、混練にかかる時間を短縮する
ことによって可使時間を稼ぐことができ、大量混練を可
能とすることから、大型の中性子遮蔽体製造時における
中断時間が少なくなり、各回の鋳込み作業自体にかかる
時間も、その流動性から短縮され、全体的な作業効率を
大幅に向上させることができる。
【００２５】また、この反応性希釈剤入り長鎖脂肪族グ
リシジルエーテル系エポキシ樹脂は、水素含有率が高い
ため、耐熱性および中性子遮蔽能を一層増大させること
ができる。
リシジルエーテル系エポキシ樹脂は、水素含有率が高い
ため、耐熱性および中性子遮蔽能を一層増大させること
ができる。
【００２６】一方、二液反応常温硬化型エポキシ樹脂の
主剤として、反応性希釈剤入り長鎖脂肪族グリシジルエ
ーテル系エポキシ樹脂を用いると、これに対応する二液
反応常温硬化型エポキシ樹脂の硬化剤としての選択幅は
広がり、耐熱性や硬化反応速度を考慮した材料を柔軟に
選択することができる。ここでは、脂環式ポリアミン、
ポリアミド脂肪族ポリアミン、およびエポキシアダクト
を配合した硬化剤を用いる。具体的な配合割合は、たと
えば脂環式ポリアミンを３０重量％、ポリアミド脂肪族
ポリアミンを２０重量％、エポキシアダクトを５０重量
％としている。
主剤として、反応性希釈剤入り長鎖脂肪族グリシジルエ
ーテル系エポキシ樹脂を用いると、これに対応する二液
反応常温硬化型エポキシ樹脂の硬化剤としての選択幅は
広がり、耐熱性や硬化反応速度を考慮した材料を柔軟に
選択することができる。ここでは、脂環式ポリアミン、
ポリアミド脂肪族ポリアミン、およびエポキシアダクト
を配合した硬化剤を用いる。具体的な配合割合は、たと
えば脂環式ポリアミンを３０重量％、ポリアミド脂肪族
ポリアミンを２０重量％、エポキシアダクトを５０重量
％としている。
【００２７】この硬化剤の配合選択によって、アミン系
の硬化剤との硬化反応速度を遅くすることができ、十分
な可使時間を確保することができる。たとえば、混練時
における初期温度を３０℃一定に保つことによって、可
使時間を３〜３．５時間に向上させることができる。こ
の結果、上述した主剤の低粘度に加えて作業性が一層向
上することになる。また、選択された脂環式ポリアミン
は、耐熱性が高いため、水酸化アルミニウムの耐火性能
を向上させることにもなる。さらに、この選択された配
合の硬化剤の水素含有率は、１２±０．５重量％を確保
することができるため、上述した主剤と相まって高い水
素含有率を十分に確保することができる。
の硬化剤との硬化反応速度を遅くすることができ、十分
な可使時間を確保することができる。たとえば、混練時
における初期温度を３０℃一定に保つことによって、可
使時間を３〜３．５時間に向上させることができる。こ
の結果、上述した主剤の低粘度に加えて作業性が一層向
上することになる。また、選択された脂環式ポリアミン
は、耐熱性が高いため、水酸化アルミニウムの耐火性能
を向上させることにもなる。さらに、この選択された配
合の硬化剤の水素含有率は、１２±０．５重量％を確保
することができるため、上述した主剤と相まって高い水
素含有率を十分に確保することができる。
【００２８】なお、中性子遮蔽体に微量に配合される炭
化硼素は、中性子吸収能を有するものであればよく、低
速および熱中性子に対して大きな吸収断面積を有する窒
化硼素、無水硼酸、硼素鉄、正硼酸、あるいはメタ硼酸
などの無機硼素化合物を配合するようにしてもよいが、
炭化硼素が特に好ましい。
化硼素は、中性子吸収能を有するものであればよく、低
速および熱中性子に対して大きな吸収断面積を有する窒
化硼素、無水硼酸、硼素鉄、正硼酸、あるいはメタ硼酸
などの無機硼素化合物を配合するようにしてもよいが、
炭化硼素が特に好ましい。
【００２９】（実施の形態２） つぎに、この実施の形態２について説明する。上述した
実施の形態１の中性子遮蔽体では、主剤および硬化剤と
からなる二液反応常温硬化型エポキシ樹脂と、水酸化ア
ルミニウムと、炭化硼素とによって構成されているが、
この多量に配合される水酸化アルミニウムは、高温環境
下において水素含有率が低下することが知られていた。
水素含有率の低下は、中性子遮蔽体としての耐熱性およ
び中性子遮蔽能に影響を及ぼす。この水酸化アルミニウ
ムの水素含有率低下は、高温環境下において水酸化アル
ミニウムの一部の水分が熱分解していることによって生
じるものである。
実施の形態１の中性子遮蔽体では、主剤および硬化剤と
からなる二液反応常温硬化型エポキシ樹脂と、水酸化ア
ルミニウムと、炭化硼素とによって構成されているが、
この多量に配合される水酸化アルミニウムは、高温環境
下において水素含有率が低下することが知られていた。
水素含有率の低下は、中性子遮蔽体としての耐熱性およ
び中性子遮蔽能に影響を及ぼす。この水酸化アルミニウ
ムの水素含有率低下は、高温環境下において水酸化アル
ミニウムの一部の水分が熱分解していることによって生
じるものである。
【００３０】そこで、高純度の水酸化アルミニウムを中
性子遮蔽体に配合したところ、水酸化アルミニウム精製
時に含まれるソーダ（Ｎａ2Ｏ）分を低くすることによ
って、熱分解による水酸化アルミニウムの一部の水分放
出が高温域まで抑えられる傾向があることを実験的に確
認することができた。
性子遮蔽体に配合したところ、水酸化アルミニウム精製
時に含まれるソーダ（Ｎａ2Ｏ）分を低くすることによ
って、熱分解による水酸化アルミニウムの一部の水分放
出が高温域まで抑えられる傾向があることを実験的に確
認することができた。
【００３１】一般に水酸化アルミニウムが水分の放出開
始を行う脱水分熱分解温度は、２４５〜３２０℃である
が、水酸化アルミニウム精製時に含まれるソーダ分を少
なくすることによって、この温度領域まで水素含有率を
保持できるものと考えられる。
始を行う脱水分熱分解温度は、２４５〜３２０℃である
が、水酸化アルミニウム精製時に含まれるソーダ分を少
なくすることによって、この温度領域まで水素含有率を
保持できるものと考えられる。
【００３２】水酸化アルミニウムの高純度化は、ボーキ
サイトからの精製時において、十分に時間をかけて水酸
化アルミニウムを析出することによって可能である。一
般に市販の水酸化アルミニウムに含まれるソーダ分は、
０．２〜０．３重量％であり、この場合、水酸化アルミ
ニウムの脱水分熱分解温度は１２０℃以上であるが、ソ
ーダ分を０．１重量％とすることによって水酸化アルミ
ニウムの脱水分熱分解温度を１５０℃近傍以上まで保持
することができた。とくに、水酸化アルミニウムに含ま
れるソーダ分を０．０７重量％以下とすることによっ
て、１５０〜１６０℃まで脱水による熱重量減損を抑え
ることができた。このソーダ分が０．０７重量％以下の
水酸化アルミニウムの精製には、上述した析出時間をか
けるほかに、たとえば市販の水酸化アルミニウムを水洗
いすることによって容易に得ることができる。
サイトからの精製時において、十分に時間をかけて水酸
化アルミニウムを析出することによって可能である。一
般に市販の水酸化アルミニウムに含まれるソーダ分は、
０．２〜０．３重量％であり、この場合、水酸化アルミ
ニウムの脱水分熱分解温度は１２０℃以上であるが、ソ
ーダ分を０．１重量％とすることによって水酸化アルミ
ニウムの脱水分熱分解温度を１５０℃近傍以上まで保持
することができた。とくに、水酸化アルミニウムに含ま
れるソーダ分を０．０７重量％以下とすることによっ
て、１５０〜１６０℃まで脱水による熱重量減損を抑え
ることができた。このソーダ分が０．０７重量％以下の
水酸化アルミニウムの精製には、上述した析出時間をか
けるほかに、たとえば市販の水酸化アルミニウムを水洗
いすることによって容易に得ることができる。
【００３３】この高純度の水酸化アルミニウムを中性子
遮蔽体に配合することによって、高温環境下においても
水素含有率を保持することができる。特に、０．０７重
量％以下の低ソーダ分とすることによって、１５０〜１
６０℃以上まで水素含有率を保持することができる。こ
の１５０〜１６０℃までの水素含有率の保持は、後述す
るキャスクに用いられる中性子遮蔽体として十分なもの
である。
遮蔽体に配合することによって、高温環境下においても
水素含有率を保持することができる。特に、０．０７重
量％以下の低ソーダ分とすることによって、１５０〜１
６０℃以上まで水素含有率を保持することができる。こ
の１５０〜１６０℃までの水素含有率の保持は、後述す
るキャスクに用いられる中性子遮蔽体として十分なもの
である。
【００３４】なお、この実施の形態２では、高純度の水
酸化アルミニウムが配合される中性子遮蔽体を、実施の
形態１で説明した中性子遮蔽体に用いられることを前提
として説明したが、水酸化アルミニウムが配合される中
性子遮蔽体に共通して適用されるものである。
酸化アルミニウムが配合される中性子遮蔽体を、実施の
形態１で説明した中性子遮蔽体に用いられることを前提
として説明したが、水酸化アルミニウムが配合される中
性子遮蔽体に共通して適用されるものである。
【００３５】（実施の形態３） つぎに、実施の形態３について説明する。上述した実施
の形態１の中性子遮蔽体では、主剤および硬化剤とから
なる二液反応常温硬化型エポキシ樹脂と、水酸化アルミ
ニウムと、炭化硼素とによって構成されているが、一般
に水酸化アルミニウムの脱水分熱分解温度は、２４５〜
３２０℃であり、この温度以下の領域における水素含有
率を保持したい場合がある。
の形態１の中性子遮蔽体では、主剤および硬化剤とから
なる二液反応常温硬化型エポキシ樹脂と、水酸化アルミ
ニウムと、炭化硼素とによって構成されているが、一般
に水酸化アルミニウムの脱水分熱分解温度は、２４５〜
３２０℃であり、この温度以下の領域における水素含有
率を保持したい場合がある。
【００３６】ここで、水酸化マグネシウムの脱水熱分解
温度は、３４０〜３９０℃であるため、この水酸化マグ
ネシウムを中性子遮蔽体を組成する耐火材として用いる
ことによって、一層、高温環境下における中性子遮蔽体
の耐熱性を高めることができる。
温度は、３４０〜３９０℃であるため、この水酸化マグ
ネシウムを中性子遮蔽体を組成する耐火材として用いる
ことによって、一層、高温環境下における中性子遮蔽体
の耐熱性を高めることができる。
【００３７】なお、この実施の形態３では、実施の形態
１で説明した中性子遮蔽体に配合される水酸化アルミニ
ウムに代えて水酸化マグネシウムを用いることを前提と
して説明したが、この水酸化マグネシウムの配合は、中
性子遮蔽体に共通して適用されるものである。
１で説明した中性子遮蔽体に配合される水酸化アルミニ
ウムに代えて水酸化マグネシウムを用いることを前提と
して説明したが、この水酸化マグネシウムの配合は、中
性子遮蔽体に共通して適用されるものである。
【００３８】さらに、この実施の形態３では、水酸化ア
ルミニウムに代えて水酸化マグネシウムを適用するもの
として説明したが、水酸化アルミニウムの一部を水酸化
マグネシウムに代えるようにしてもよい。
ルミニウムに代えて水酸化マグネシウムを適用するもの
として説明したが、水酸化アルミニウムの一部を水酸化
マグネシウムに代えるようにしてもよい。
【００３９】（実施の形態４） つぎに、実施の形態４について説明する。この実施の形
態４では、上述した実施の形態１〜３で説明した中性子
遮蔽体をキャスクの中性子遮蔽体として適用するもので
ある。なお、キャスクは、燃焼を終えた使用済み核燃料
集合体を収容、貯蔵する容器である。核燃料サイクルの
終期にあって燃焼を終え使用できなくなった核燃料集合
体を、使用済み核燃料という。使用済み核燃料は、ＦＰ
など高放射能物質を含むので熱的に冷却する必要がある
から、原子力発電所の冷却ピットで所定期間（３〜６ヶ
月間）冷却される。その後、遮蔽容器であるキャスクに
収納され、トラックや船舶等で再処理施設に搬送、貯蔵
される。
態４では、上述した実施の形態１〜３で説明した中性子
遮蔽体をキャスクの中性子遮蔽体として適用するもので
ある。なお、キャスクは、燃焼を終えた使用済み核燃料
集合体を収容、貯蔵する容器である。核燃料サイクルの
終期にあって燃焼を終え使用できなくなった核燃料集合
体を、使用済み核燃料という。使用済み核燃料は、ＦＰ
など高放射能物質を含むので熱的に冷却する必要がある
から、原子力発電所の冷却ピットで所定期間（３〜６ヶ
月間）冷却される。その後、遮蔽容器であるキャスクに
収納され、トラックや船舶等で再処理施設に搬送、貯蔵
される。
【００４０】図１は、キャスクを示す斜視図である。図
２は、図１に示したキャスクの軸方向断面図である。図
３は、図１に示したキャスクの径方向断面図である。キ
ャスク１００は、胴本体１０１のキャビティ１０２内面
をバスケット１３０の外周形状に合わせて機械加工した
ものである。キャビティ１０２内面の機械加工は、専用
の加工装置によってフライス等によって加工する。胴本
体１０１および底板１０４は、γ線遮蔽機能を有する炭
素鋼製の鍛造品である。なお、炭素鋼の代わりにステン
レス鋼を用いることもできる。胴本体１０１と底板１０
４は、溶接によって結合する。また、耐圧容器としての
密閉性能を確保するため、一次蓋１１０と胴本体１０１
との間には金属ガスケットを設けておく。
２は、図１に示したキャスクの軸方向断面図である。図
３は、図１に示したキャスクの径方向断面図である。キ
ャスク１００は、胴本体１０１のキャビティ１０２内面
をバスケット１３０の外周形状に合わせて機械加工した
ものである。キャビティ１０２内面の機械加工は、専用
の加工装置によってフライス等によって加工する。胴本
体１０１および底板１０４は、γ線遮蔽機能を有する炭
素鋼製の鍛造品である。なお、炭素鋼の代わりにステン
レス鋼を用いることもできる。胴本体１０１と底板１０
４は、溶接によって結合する。また、耐圧容器としての
密閉性能を確保するため、一次蓋１１０と胴本体１０１
との間には金属ガスケットを設けておく。
【００４１】胴本体１０１と外筒１０５との間には、水
素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を
有するレジン１０６、すなわち上述した中性子遮蔽体が
充填されている。また、胴本体１０１と外筒１０５との
間には、熱伝導を行う複数の銅製内部フィン１０７が溶
接されており、レジン１０６は、内部フィン１０７によ
って形成される空間に流動状態で図示しないパイプ等を
介して注入され、冷却固化される。なお、内部フィン１
０７は、放熱を均一に行うため、熱量の多い部分に高い
密度で設けるようにするのが好ましい。また、レジン１
０６と外筒１０５との間には、数ｍｍの熱膨張しろ１０
８が設けられる。熱膨張しろ１０８は、ホットメルト接
着剤等にヒーターを埋め込んだ消失型を外筒１０５内面
に配し、レジン１０６を注入固化した後、ヒーターを加
熱して溶融排出することによって形成する。
素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を
有するレジン１０６、すなわち上述した中性子遮蔽体が
充填されている。また、胴本体１０１と外筒１０５との
間には、熱伝導を行う複数の銅製内部フィン１０７が溶
接されており、レジン１０６は、内部フィン１０７によ
って形成される空間に流動状態で図示しないパイプ等を
介して注入され、冷却固化される。なお、内部フィン１
０７は、放熱を均一に行うため、熱量の多い部分に高い
密度で設けるようにするのが好ましい。また、レジン１
０６と外筒１０５との間には、数ｍｍの熱膨張しろ１０
８が設けられる。熱膨張しろ１０８は、ホットメルト接
着剤等にヒーターを埋め込んだ消失型を外筒１０５内面
に配し、レジン１０６を注入固化した後、ヒーターを加
熱して溶融排出することによって形成する。
【００４２】蓋部１０９は、一次蓋１１０と二次蓋１１
１によって構成される。一次蓋１１０は、γ線を遮蔽す
るステンレス鋼または炭素鋼からなる円盤形状である。
また、二次蓋１１１も、ステンレス鋼製または炭素鋼製
の円盤形状であるが、その上面には、中性子遮蔽体とし
てレジン１１２、すなわち上述した中性子遮蔽体が封入
されている。一次蓋１１０および二次蓋１１１は、ステ
ンレス鋼製または炭素鋼製のボルト１１３によって胴本
体１０１に取り付けられている。さらに、一次蓋１１０
および二次蓋１１１と胴本体１０１との間には、それぞ
れ金属ガスケットが設けられ、内部の密封性を保持して
いる。また、蓋部１０９の周囲には、レジン１１４を封
入した補助遮蔽体１１５が設けられている。
１によって構成される。一次蓋１１０は、γ線を遮蔽す
るステンレス鋼または炭素鋼からなる円盤形状である。
また、二次蓋１１１も、ステンレス鋼製または炭素鋼製
の円盤形状であるが、その上面には、中性子遮蔽体とし
てレジン１１２、すなわち上述した中性子遮蔽体が封入
されている。一次蓋１１０および二次蓋１１１は、ステ
ンレス鋼製または炭素鋼製のボルト１１３によって胴本
体１０１に取り付けられている。さらに、一次蓋１１０
および二次蓋１１１と胴本体１０１との間には、それぞ
れ金属ガスケットが設けられ、内部の密封性を保持して
いる。また、蓋部１０９の周囲には、レジン１１４を封
入した補助遮蔽体１１５が設けられている。
【００４３】キャスク本体１１６の両側には、キャスク
１００を吊り下げるためのトラニオン１１７が設けられ
ている。なお、図１では、補助遮蔽体１１５を設けたも
のを示したが、キャスク１００の搬送時には、補助遮蔽
体１１５を取り外して緩衝体１１８を取り付ける（図２
参照）。緩衝体１１８は、ステンレス鋼材によって作成
された外筒１２０内にレッドウッド材などの緩衝材１１
９を組み込んだ構造である。バスケット１３０は、使用
済み核燃料集合体を収容するセル１３１を構成する６９
本の角パイプ１３２からなる。角パイプ１３２には、Ａ
ｌまたはＡｌ合金粉末に中性子吸収性能をもつＢまたは
Ｂ化合物の粉末を添加したアルミニウム複合材またはア
ルミニウム合金を用いる。また、中性子吸収材として
は、ボロンの他にカドミウムを用いることができる。
１００を吊り下げるためのトラニオン１１７が設けられ
ている。なお、図１では、補助遮蔽体１１５を設けたも
のを示したが、キャスク１００の搬送時には、補助遮蔽
体１１５を取り外して緩衝体１１８を取り付ける（図２
参照）。緩衝体１１８は、ステンレス鋼材によって作成
された外筒１２０内にレッドウッド材などの緩衝材１１
９を組み込んだ構造である。バスケット１３０は、使用
済み核燃料集合体を収容するセル１３１を構成する６９
本の角パイプ１３２からなる。角パイプ１３２には、Ａ
ｌまたはＡｌ合金粉末に中性子吸収性能をもつＢまたは
Ｂ化合物の粉末を添加したアルミニウム複合材またはア
ルミニウム合金を用いる。また、中性子吸収材として
は、ボロンの他にカドミウムを用いることができる。
【００４４】上述したキャスク１００は、１００トン級
の大型装置であり、実施の形態１〜３で説明した中性子
遮蔽材をレジン１０６，１１２，１１４として用いるこ
とによって、格段の軽量化と、十分な中性子遮蔽能およ
び耐熱性を保持することができるとともに、内部フィン
１０７を有するような複雑な構成を有する箇所において
も、その流動性と可使時間の増大によってレジン１０
６，１１２，１１４の鋳込み作業にかかる時間と労力と
を格段に低減することができる。
の大型装置であり、実施の形態１〜３で説明した中性子
遮蔽材をレジン１０６，１１２，１１４として用いるこ
とによって、格段の軽量化と、十分な中性子遮蔽能およ
び耐熱性を保持することができるとともに、内部フィン
１０７を有するような複雑な構成を有する箇所において
も、その流動性と可使時間の増大によってレジン１０
６，１１２，１１４の鋳込み作業にかかる時間と労力と
を格段に低減することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
中性子遮蔽体（請求項１）およびこれを用いたキャスク
（請求項６）によれば、反応性希釈剤入り長鎖脂肪族グ
リシジルエーテル系エポキシ樹脂を主剤として用いるこ
とによって、具体的に２０〜２５ポイズ程度に低粘度と
することができ、作業性を向上させることができるとと
もに、主剤の水素含有量を増加、具体的に７．５〜８．
５重量％まで増加することができる。この主剤を用いた
場合、硬化剤として柔軟な材料を選択することができ、
可使時間に影響を及ぼす硬化剤として、脂環式ポリアミ
ン、ポリアミドポリアミン、脂肪族ポリアミンおよびエ
ポキサイドアダクト等、単体または二種以 上組み合わせ
た配合硬化剤を利用することによって、十分な可使時間
を確保できるとともに、硬化時における活性水素の量を
多くすることができ、特に脂環式ポリアミンによって耐
熱性をさらに高めた２液反応常温硬化型エポキシ樹脂を
実現することができる。この可使時間は、たとえば、こ
の２液反応常温硬化型エポキシ樹脂を含む中性子遮蔽材
を混練する際の温度が３０℃近傍である場合には、具体
的に３〜３．５時間程度の長い可使時間を確保すること
ができ、鋳込み可能時間が増大するとともに、中性子遮
蔽材の大量混練を可能とし、大きな中性子遮蔽体の形成
時における中断回数を減少させ、中性子遮蔽体の形成に
かかる時間と労力とを格段に軽減することができる。こ
の結果、中性子遮蔽体の耐熱性、中性子遮蔽能、および
鋳込みにかかる作業効率を高めることができる中性子遮
蔽体およびキャスクを実現できるという効果を奏する。
中性子遮蔽体（請求項１）およびこれを用いたキャスク
（請求項６）によれば、反応性希釈剤入り長鎖脂肪族グ
リシジルエーテル系エポキシ樹脂を主剤として用いるこ
とによって、具体的に２０〜２５ポイズ程度に低粘度と
することができ、作業性を向上させることができるとと
もに、主剤の水素含有量を増加、具体的に７．５〜８．
５重量％まで増加することができる。この主剤を用いた
場合、硬化剤として柔軟な材料を選択することができ、
可使時間に影響を及ぼす硬化剤として、脂環式ポリアミ
ン、ポリアミドポリアミン、脂肪族ポリアミンおよびエ
ポキサイドアダクト等、単体または二種以 上組み合わせ
た配合硬化剤を利用することによって、十分な可使時間
を確保できるとともに、硬化時における活性水素の量を
多くすることができ、特に脂環式ポリアミンによって耐
熱性をさらに高めた２液反応常温硬化型エポキシ樹脂を
実現することができる。この可使時間は、たとえば、こ
の２液反応常温硬化型エポキシ樹脂を含む中性子遮蔽材
を混練する際の温度が３０℃近傍である場合には、具体
的に３〜３．５時間程度の長い可使時間を確保すること
ができ、鋳込み可能時間が増大するとともに、中性子遮
蔽材の大量混練を可能とし、大きな中性子遮蔽体の形成
時における中断回数を減少させ、中性子遮蔽体の形成に
かかる時間と労力とを格段に軽減することができる。こ
の結果、中性子遮蔽体の耐熱性、中性子遮蔽能、および
鋳込みにかかる作業効率を高めることができる中性子遮
蔽体およびキャスクを実現できるという効果を奏する。
【００４６】また、この発明にかかる中性子遮蔽体（請
求項２）では、水酸化アルミニウムを配合することによ
り高温環境下における中性子遮蔽体の耐熱性を高められ
る。また、一般に用いられる水酸化アルミニウムの高温
時に多量の水分放出が起こる熱分解温度は、２４５〜３
２０℃であるが、水酸化マグネシウムの脱水分熱分解温
度は、３４０〜３９０℃であるため、この水酸化マグネ
シウムを、中性子遮蔽体を組成する耐火材として一部あ
るいは全部に用いることにより、高温環境下における中
性子遮蔽体の耐熱性を更に高められるので、一層高い温
度環境下にあっても耐熱性を保持することができる。
求項２）では、水酸化アルミニウムを配合することによ
り高温環境下における中性子遮蔽体の耐熱性を高められ
る。また、一般に用いられる水酸化アルミニウムの高温
時に多量の水分放出が起こる熱分解温度は、２４５〜３
２０℃であるが、水酸化マグネシウムの脱水分熱分解温
度は、３４０〜３９０℃であるため、この水酸化マグネ
シウムを、中性子遮蔽体を組成する耐火材として一部あ
るいは全部に用いることにより、高温環境下における中
性子遮蔽体の耐熱性を更に高められるので、一層高い温
度環境下にあっても耐熱性を保持することができる。
【００４７】また、この発明にかかる中性子遮蔽体（請
求項３）では、中性子宮主体として炭化硼素を用いるこ
とで、好ましい中性子吸収性能を得ることができる。ま
た、この発明にかかる中性子遮蔽体（請求項４）では、
水酸化アルミニウムは、精製時に不純物としてソーダ分
が含まれる。このソーダ分が高くなるにしたがって、高
温時においても水酸化アルミニウムに含まれる結晶水中
の水分の一部を熱分解して放出する傾向が大きくなるこ
とに着目し、水酸化アルミニウムの不純物としてのソー
ダ分を０．１重量％以下とすることによって、１５０℃
程近傍の高温状態に至るまで、水分の一部を熱分解せず
に水素含有量を保持することができ、こ れによって、高
温時においても水酸化アルミニウムの水素含有率を減少
させずに保持することができる。この結果、中性子遮蔽
体としての水酸化アルミニウム本来の役割である難燃性
と中性子遮蔽能とを長期間にわたる高温状態においても
維持することができる中性子遮蔽体を実現できるという
効果を奏する。
求項３）では、中性子宮主体として炭化硼素を用いるこ
とで、好ましい中性子吸収性能を得ることができる。ま
た、この発明にかかる中性子遮蔽体（請求項４）では、
水酸化アルミニウムは、精製時に不純物としてソーダ分
が含まれる。このソーダ分が高くなるにしたがって、高
温時においても水酸化アルミニウムに含まれる結晶水中
の水分の一部を熱分解して放出する傾向が大きくなるこ
とに着目し、水酸化アルミニウムの不純物としてのソー
ダ分を０．１重量％以下とすることによって、１５０℃
程近傍の高温状態に至るまで、水分の一部を熱分解せず
に水素含有量を保持することができ、こ れによって、高
温時においても水酸化アルミニウムの水素含有率を減少
させずに保持することができる。この結果、中性子遮蔽
体としての水酸化アルミニウム本来の役割である難燃性
と中性子遮蔽能とを長期間にわたる高温状態においても
維持することができる中性子遮蔽体を実現できるという
効果を奏する。
【００４８】また、この発明にかかる中性子遮蔽体（請
求項５）では、水酸化アルミニウムに含まれるソーダ分
が０．０７重量％以下の場合、具体的に中性子遮蔽体が
長期間１５０〜１６０℃の状態であっても、水酸化アル
ミニウムの水分が熱分解による減損量が殆どなく、中性
子遮蔽体は、水素含有率を保持することができるため、
安定した難燃性と中性子遮蔽能とを維持する中性子遮蔽
体を実現できるという効果を奏する。
求項５）では、水酸化アルミニウムに含まれるソーダ分
が０．０７重量％以下の場合、具体的に中性子遮蔽体が
長期間１５０〜１６０℃の状態であっても、水酸化アル
ミニウムの水分が熱分解による減損量が殆どなく、中性
子遮蔽体は、水素含有率を保持することができるため、
安定した難燃性と中性子遮蔽能とを維持する中性子遮蔽
体を実現できるという効果を奏する。
【図１】この発明に適用されるキャスクの構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】図１に示したキャスクの構成を示す軸方向断面
図である。
図である。
【図３】図１に示したキャスクの構成を示す径方向断面
図である。
図である。
１００ キャスク １０１ 胴本体 １０２ キャビティ １０４ 底板 １０５ 外筒 １０６ レジン １０７ 内部フィン １０８ 熱膨張しろ １０９ 蓋部 １１０ 一次蓋 １１１ 二次蓋 １１５ 補助遮蔽体 １１６ キャスク本体 １１７ トラニオン １１８ 緩衝体 １３１ セル １３２ 角パイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ２１Ｆ 5/012 Ｇ２１Ｃ 19/06 Ｕ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21F 1/10 G21C 19/06 G21C 19/32 G21F 3/00 G21F 5/008 G21F 5/012
Claims (6)
- 【請求項１】 長鎖脂肪族グリシジルエーテル系エポキ
シ樹脂を添加したエポキシ樹脂を主剤とし、これに脂環
式ポリアミン、ポリアミド脂肪族ポリアミンおよびエポ
キシアダクトを硬化剤とした二液反応常温硬化型エポキ
シ樹脂を含むことを特徴とする中性子遮蔽体。 - 【請求項２】 長鎖脂肪族グリシジルエーテル系エポキ
シ樹脂を添加したエポキシ樹脂を主剤とし、これに脂環
式ポリアミン、ポリアミド脂肪族ポリアミンおよびエポ
キシアダクトを硬化剤とした二液反応常温硬化型エポキ
シ樹脂と、水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウ
ムからなる耐火材と、中性子吸収材とを配合したことを
特徴とする中性子遮蔽体。 - 【請求項３】 前記中性子吸収材は、炭化硼素であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の中性子遮蔽体。 - 【請求項４】 さらに、前記水酸化アルミニウムに含ま
れるソーダ分を０．１重量％以下としたことを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか一つに記載の中性子遮蔽体。 - 【請求項５】 さらに、前記水酸化アルミニウムに含ま
れるソーダ分を０．０７重量％以下としたことを特徴と
する請求項１〜３のいずれか一つに記載の中性子遮蔽
体。 - 【請求項６】 上記請求項１〜５のいずれか一つに記載
した中性子遮蔽体を外周に有し且つγ線の遮蔽を行う胴
本体のキャビティ内を、中性子吸収能を有する複数の角
パイプをキャビティ内に挿入した状態で当該角パイプに
より構成される角断面形状のバスケットの外形に合わせ
た形状にし、前記キャビティ内に挿入したバスケットの
各セル内に使用済み核燃料集合体を収容して貯蔵するよ
うにしたことを特徴とするキャスク。
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| DE60009824T DE60009824T2 (de) | 1999-10-13 | 2000-10-13 | Neutronenschutzmaterial und Behälter dieses Material verwendend |
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| JP4592234B2 (ja) * | 2001-08-24 | 2010-12-01 | 三菱重工業株式会社 | 中性子遮蔽材用組成物、遮蔽材、容器 |
| FR2830367B1 (fr) * | 2001-10-01 | 2003-12-19 | Transnucleaire | Materiau de blindage neutronique et de maintien de la sous-criticite a base de polyester insature |
| JP3951685B2 (ja) * | 2001-11-30 | 2007-08-01 | 株式会社日立製作所 | 中性子遮蔽材及び使用済み燃料収納容器 |
| FR2833402B1 (fr) * | 2001-12-12 | 2004-03-12 | Transnucleaire | Materiau de blindage neutronique et de maintien de la sous- criticite a base de resine vinylester |
| FR2846467B1 (fr) * | 2002-10-25 | 2005-01-28 | Cogema Logistics | Materiau de blindage neutronique et de maintien de la sous-criticite, son procede de preparation et ses applications |
| EP1600984B1 (en) * | 2003-03-03 | 2012-08-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Cask, composition for neutron shielding body, and method of manufacturing the neutron shielding body |
| WO2005076288A1 (ja) | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 中性子遮蔽材用組成物、遮蔽材及び容器 |
| EP1713089B1 (en) | 2004-02-04 | 2015-04-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Composition for neutron shield material, shield material and container |
| US20050258404A1 (en) * | 2004-05-22 | 2005-11-24 | Mccord Stuart J | Bismuth compounds composite |
| JP4621581B2 (ja) * | 2005-11-14 | 2011-01-26 | 株式会社東芝 | キャスク用レジン及びその充填方法 |
| JP2007240173A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Kobe Steel Ltd | 放射性物質の輸送・貯蔵容器 |
| JP2008076270A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Kobe Steel Ltd | 放射性物質の輸送兼貯蔵容器 |
| US8664630B1 (en) * | 2011-03-22 | 2014-03-04 | Jefferson Science Associates, Llc | Thermal neutron shield and method of manufacture |
| DE102011085480A1 (de) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | Volkmar Gräf | Behältersystem zur endlagerung von radioaktivem abfall und/oder giftmüll |
| CN104310399B (zh) * | 2014-10-09 | 2015-12-09 | 东莞理工学院 | 一种碳化硼中子吸收体加工工艺 |
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-
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- 1999-10-13 JP JP29166499A patent/JP3150672B1/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-10-11 TW TW089121212A patent/TW452802B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-10-11 KR KR10-2000-0059665A patent/KR100401033B1/ko not_active IP Right Cessation
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- 2000-10-13 AT AT00122204T patent/ATE264536T1/de not_active IP Right Cessation
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