JP4307584B2 - 放射線に対する防護用の窓 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護窓、特に原子力発電所におけるセル又は室からの放射線に対して保護する窓に関する。そのような窓は、特に、高エネルギー放射線、例えばＸ線、γ線の良好な吸収、及び／又は中性子線の良好な吸収をするものでなければならない。
【０００２】
【従来の技術】
このために、これらの窓は、充分に厚く、かつ、例えばＸ線及びγ線を吸収するために重元素に、又は特に中性子線を吸収するためにホウ素もしくは水素化物に富んでいなければならない。このガラスシートのアセンブリは、枠にはめられ、こうして形成された窓は壁の中の開口部中に配置され、この壁も放射線吸収性粒子で充填される。
【０００３】
それ故、そのような窓の機能は、残りの壁のように室から発散される放射線に対するスクリーンとして作用すると同時に、人が室内を覗き込むことを可能にするものでなければならない。
【０００４】
これらの窓の構造は第１に、相互に接合されているか又は２枚のガラスシートの間の空気空洞で分離されている複数のガラスシートの積み重ねを作ることにある。通常形成されるガラスシートのアセンブリは、これら２つのタイプの配列を組み合わせる。次に、このアセンブリを、やはり放射線に対するスクリーンとして作用する材料で作られるように選ばれた枠の中に挿入しなければならない。この枠は、このスクリーン機能を満たすために、通常、鋳鉄から作られる。このガラスシートのアセンブリをこの枠中に挿入するときは、勿論、前記枠とガラスのアセンブリとの間に隙間を設け、前記ガラスアセンブリを容易にはめ込めるようにする必要がある。従って、この隙間は、からの空間を生じ、次にこれをやはり放射線スクリーンとして作用する材料で満たさなければならない。
【０００５】
更に、そのような構築において、前記ガラスシートと枠の間に設けられる隙間をできるだけ最小にするため、前記ガラスシートは非常に正確な寸法に切断しなければならない。
【０００６】
通常使用される方法によれば、例えば５枚のガラスシートの場合、それらの内の３枚は相互に接合され、他の２枚は、２つの空気の空洞を形成するために、そのようにはしない。先ず、３つの接合されたガラスシートからなる第１のアセンブリを窓枠を形成する鋳鉄の枠組中に入れ、この窓枠を水平の位置に置く。製造のこの段階の後、前記枠と前記ガラスシートのアセンブリとの間に設けられた隙間の故にからになった空間に放射線スクリーンとして作用する鉛ウールを充填する。この鉛ウールを圧縮して枠の両側に手で所定の位置に入れる。何故ならば、その光学軸は水平の位置にあり、それは両側からのアクセスを可能にし、それによって前記ウールを所定の場所に入れるのが、より容易であるからである。このようにして形成されるシールの密度を増すために可能な最大限に鉛ウールを圧縮する必要があるので、この工程は時間がかかる。
【０００７】
これらの工程の後、相互に接合することによって相互に結合した３枚のガラスシートからなる第１のアセンブリに、前記２つの非接合ガラスシートを並置する。これらの工程は、作業者が既にはめ込まれた枠の中で作業しなければならないので、実施するのに技能を要する。各ガラスシートを所定の位置に配置した後、前記ガラスと前記枠の間の隙間を鉛ウールで充填する必要があり、これもやはり非常に長時間の工程である。この段階では前記ウールを圧縮して入れることはこの枠の只１つの側に限られるので、一層時間がかかる。
【０００８】
そのような窓を作るときに遭遇する困難及び消費される時間は、これら窓の製造コストを相当に増した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、その製造が簡単で、上述の方法に必要な時間よりも短い時間ですむ、高エネルギー放射線及び／又は中性子線に対する保護を提供する窓を創り出すことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この目的は、高エネルギー放射線及び／又は中性子線に対して保護を提供する少なくとも１つの光学ユニットと、前記光学ユニットを取り囲む枠から形成され、前記光学ユニットと前記枠はキャスティングし硬化することの可能な材料で充填された窓によって達成される。
【００１１】
そのような窓は、その構築の際に多数の利点を有し、特に、前記キャスティングし硬化することの可能な材料は、それがキャスティングされる間、前記材料を圧縮する操作を必要とすることなく、前記光学ユニットと前記枠の間に設けられた空間又は隙間を充填する。
【００１２】
そのような材料に付随する他の利点は、完全な光学ユニットを窓枠にはめる前に作り、次いで前記キャスティングし硬化することの可能な材料をキャスティングすることが可能であることである。先に述べた方法と相違して、前記光学ユニットの構築は窓枠内で完了することが意図されていない。
【００１３】
有利には、前記キャスティング可能な材料は、Ｘ線及びγ線を吸収するため重元素を及び／又は中性子線を吸収するためホウ素もしくは水素化物を添加されている。そのような材料は、樹脂であってもよいが、有機材料の耐放射線は幾つかの用途において満足なものではない。
【００１４】
本発明の好ましい具体例によれば、前記キャスティングし硬化することの可能な材料はコンクリートであり、有利には、この室の壁の残りに較べて非常に均一な放射線保護のレベルを作りだすように、その窓をはめ込むことの意図された室の壁を作りだしているコンクリートと同じになるように選ばれる。選択されたコンクリートは、有利には、それに密度約４．５を与えるために鉄鉱石を添加し、並びに／又は中性子を吸収し及び／もしくはγ線を減じるホウ素もしくは水素化物を添加する。
【００１５】
また好ましくは、使用されるコンクリートは化学量論的な量の水を含有する。この方法では、光学ユニットの品質を害し、特にガラスシートの接合を害する過剰な水は残らない。
【００１６】
本発明の有利な変形によれば、不透過性の材料のシート又はフィルムが前記光学ユニットを囲み、こうして前記光学ユニットとキャスティングし硬化することの可能な材料の間の接触の全てのリスクを防ぐ。これは、例えば、この光学ユニットが前記コンクリート中に含まれる水と接触する全てのリスクを回避する。
【００１７】
本発明の好ましい態様によれば、光学ユニットは角錐台の形状、即ち、ピラミッドの形状において上面と下面が平行である形状をしている。そのような形状は、特に、キャスティングし硬化可能な材料が光学ユニットの周りをより容易に流れることを可能にする。そのようなユニットを得るために、各ガラスシートには、これらのシートが角錐台の光学ユニットを形成するように、傾いた端部が設けられている。第１の具体例によれば、各ガラスシートは同じ傾斜を有する傾いた端部を設けられている。本発明の第２の態様によれば、前記傾いた端部の傾斜は各ガラスシートについて少し異なり、前記ユニットは少なくとも２つのガラスシートを有する。
【００１８】
この好ましい具体例によれば、そしてより詳しくは、前記光学ユニットを取り囲むプラスチックのシート又はフィルムの場合には、前記光学ユニットの傾いた端部に平行に通過する放射線の全てのリスクは排除される。これは、第１シートの端部に平行な放射線は次のものの端部によって停止される。
【００１９】
好ましくは、前記窓枠はシート材料で作られ、それ故、特に鋳鉄材料を要する通常の方法に較べると、廉価である。有利には、この枠はその全周の周りに段を有している。この段は、一方では、取り付けの間、この窓をその中に取り付ける壁中に設けられた相補的な形状の段の上に支えるようにこの窓を置くことを可能にする。他方では、この枠内の段はその内面上にキャスティング可能な材料で充填されている。他の具体例において、特に、必要なキャスティング可能な材料の量を制限するために、鋳鉄のブロックもこの枠中の段を充填してもよい。
【００２０】
本発明の変形において、この窓の枠はキャスティング可能な材料を成形し、次いで除くためにのみ使用される。
【００２１】
本発明の対象は、またそのような窓を作るための方法である。本発明によれば、このプロセスは、予め製造された光学ユニットを、このユニットの光学軸を鉛直方向に向けて、その大きな表面を支えとして枠内に置き、次いで前記光学ユニット及び前記枠の間にキャスティングし硬化することの可能な材料をキャスティングすることにある。この具体例によれば、この材料はこの光学ユニット及び枠の間に設けられた空間又はすき間を満たす。それ故、基部で材料を圧縮する手動の作業は何ら必要でなく、この材料は自然に流れる。更に、このステップは単純であるか、又はこの光学ユニットの角錐台形状の故に、充填されるべき空間が下へ行くほど狭くなるので、少なくともスピードアップされる。
【００２２】
本発明による窓及び本発明により提供されるそのような窓の製造方法は、それ故、一方では、製造を簡単にしてそのコストを下げ、他方では、高エネルギー放射線及び／又は中性子線に対する完全な保護を提供する窓をもたらす。
【００２３】
本発明の他の詳細及び有利な態様は、窓を示す図面に関する本発明の具体例の説明から、以下に現れるであろう。
【００２４】
図１に示された窓１は５枚のガラスシート２、３、４、５、６からなる光学ユニットを有する。これらのガラスシートの各々は、γタイプの高エネルギー放射線に対する及び／又は中性子線に対する保護を提供する組成を有する。これらのガラスシートは厚さが１００〜３００mmであり、相互に接合されて光学ユニットを形成している。この窓は更にシート−金属枠７を包含する。この枠７はその全周に、それ故、窓１の全周の周りに、段８を有する。この段８は窓１に適合させ配置する目的で壁中に設けられた開口部中に適合させ配置することを可能にし、この壁はこの窓１の枠７中の段の形状に相補する形状の段を有する。これらの２つの相補的な段の組み合わせは、一方では、窓１が正確に適合し、他方では高エネルギー放射線及び／又は中性子線に対する完全な保護を与える。
【００２５】
製造の間、先ず最初に前記光学ユニットが製造される。より詳しくは前記ガラスシート２、３及び４を相互に接合することにより製造される。これらの接合操作は当技術分野において公知にいずれかの方法を用いて実施される。次に、ガラスシート５及び６を、周辺接合を用いて加える。このタイプの周辺取り付けは、ＣＬＩＭＡＬＩＴなる名称の下に市販されている窓ガラスアセンブリと同じようにして不透過性シール９によって達成される。
【００２６】
更に、シール９の周辺の周りのチューブ１０を設けてもよい。その場合、これらのチューブ１０はガラスシート４及び５の間並びにガラスシート５及び６の間の空気空洞を換気させ、特に光の透過を妨げる霧の形成の全てのリスクを排除する。５枚のガラスシート２、３、４、５、６からなる光学ユニットはこのようにして形成され、このユニットは角錐台形を有し、ガラスシート２、３、４、５及び６の各々は斜めの側を有する。
【００２７】
更に光透過性を改善するために、これらガラスシート、より詳しくはそれらの全領域に亘って接合していないガラスシートの表面は、反射防止処理をされていてもよい。
【００２８】
次に、光学ユニットと枠７との組み立て作業を行う。即ち、枠７は鉛直に置かれ、光学ユニットの上に固定されたリム１１上に乗る。次いで、この光学ユニットを前記枠７内に、その大きな面１２の上に乗るように置き、この面はリム１１上に乗る。エチレン−プロピレンタイプのシールがリム１１及び大きな面１２の間に設けられ、前記光学ユニット／枠７のアセンブリがシールされることを確保する。この光学ユニットをはめ込むと、作業者は前記光学ユニット及び枠７の間の空間にコンクリート１４を注入する。前記コンクリート１４は相対密度が４より大きく、好ましくはその中に窓１が挿入された壁に使用されたものと同じとなるように選ばれる。その流動性の故に、このコンクリート１４は硬化の前に全空間を満たす。更に、硬化の間、この光学ユニットの上にコンクリート１４によってフープ応力が掛かり、これは更に枠７及び光学ユニットの間の空間が完全に満たされるのを確保する。
【００２９】
コンクリート１４をキャスティングするとき、パイプ１０を、コンクリート１４からオリフィス１５が突き出るように、それらがコンクリート中に埋め込まれるように設ける。
【００３０】
ガラスシート２、３、４、５、６がコンクリート１４中に含まれる水によって攻撃されるのを防ぐために、このコンクリートには化学量論的量の水を供給する。
【００３１】
更に、この図面には示されていない変形において、前記光学ユニットを囲むフィルム又は樹脂を設け、こうしてこの光学ユニットがコンクリート１４中に含まれている水と接触する全てのリスクを排除することも可能である。
【００３２】
本発明の１つの可能な具体例において、鋳造した鉛のブロック１６を段８に対応する枠７の内部領域に枠の周辺の周りに設ける。これらブロック１６は任意であるが、前記段８の領域内において放射線保護に寄与するであろう。
【００３３】
再び、放射線保護を改善するために、各ガラスシートは傾斜した縁を有し、この傾斜部の傾きはガラスシート毎に異なる。そのような具体例は、特に前記光学ユニットを囲むプラスチックのシート又は樹脂の場合、ガラスシート６の傾斜部の傾きに平行な放射線は、コンクリート１４によって、又は他のガラスシートの１つによって吸収されることを可能にし、光学ユニット及びコンクリート１４の間の結合領域は、この光学ユニットの全長さに亘って直線状ではない。
【００３４】
本発明によって提案された窓１は、従って、高エネルギー放射線及び／又は中性子線に対して有効な保護を提供する。更に、この窓の構築は通常の方法よりも迅速であり、それ故より安価である。特に、キャスティングし硬化可能な材料、例えばコンクリートの使用は、非常に迅速で枠７及び光学ユニットの間に設けられた空間を完全に満たす。更に、この方法は他の利点を有する。即ち、コンクリート１４はそれがキャスティングされるとき空の空間を完全に満たすので、窓ガラスアセンブリの端部の寸法精度は通常の方法のように厳密ではなく、またフープ応力の故に有利であるからである。こうして、成形されたままのガラスシート２、３、４、５、６の端部を維持すること、即ち何らの仕上げ工程なしとすること、特にざらざらを除く目的で仕上げをする工程なしとすることが可能である。これは、ざらざらがあるとしても、コンクリート１４はガラスシートの端部を完全に覆うからである。それ故、本発明のこの態様は前記窓の製造コストを更に減らすように見える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の窓の１つの具体例の断面図。
【符号の説明】
１…窓
２、３、４、５、６…ガラスシート
７…枠
９…シール
１０…チューブ
１１…リム
１２…大きな面
１４…コンクリート
１５…オリフィス

Claims (10)

1. 高エネルギー放射線及び／又は中性子線に対する保護を与える少なくとも１つの光学ユニット、並びに枠を有する窓において、前記光学ユニットと前記枠の間の空間がキャスティングし硬化することの可能な材料で充填されている窓。
2. 前記キャスティングし硬化することの可能な材料が、Ｘ線及びγ線を吸収するため重元素で及び／又は中性子線を吸収するためホウ素もしくは水素化物で充填されている、請求項１に記載の窓。
3. 前記キャスティングし硬化することの可能な材料がコンクリートである、請求項１又は２に記載の窓。
4. 前記コンクリートが化学量論的量の水を含有する、請求項３に記載の窓。
5. 不透過性の材料が前記光学ユニットを取り囲んでいる、先行のいずれか１項に記載の窓。
6. 前記光学ユニットが角錐台の形状を有する、先行のいずれか１項に記載の窓。
7. 前記光学ユニットが少なくとも２つのガラスシートからなり、ここに各シートは傾斜した端部を有し、ここに各ガラスシートの端部に形成された傾斜の勾配が、各ガラスシートについて異なる、請求項６に記載の窓。
8. 前記枠がシート材料で作られている、先行のいずれか１項に記載の窓。
9. 前記枠がその全周縁の周りに段を有する、請求項８に記載の窓。
10. 光学ユニット及び枠から構成される窓の製造方法であって、ここに前記光学ユニットが前記枠の１つの面の上に載せられ、その光学軸は鉛直に向いており、キャスティングし硬化することの可能な材料が前記光学ユニット及び枠の間にキャスティングされる製造方法。

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