JP5729995B2 - Neutron absorber - Google Patents

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Description

本発明は、原子力発電施設、核燃料再処理施設、RI研究施設、加速器施設、医療施設等の中性子線が発生する施設における中性子遮蔽に好適なセメント系の中性子吸収体であって、優れた中性子吸収性能と良好な初期強度発現を示す中性子吸収体に関する。   The present invention is a cement-based neutron absorber suitable for neutron shielding in facilities that generate neutrons such as nuclear power generation facilities, nuclear fuel reprocessing facilities, RI research facilities, accelerator facilities, medical facilities, etc. The present invention relates to a neutron absorber that exhibits performance and good initial strength.

サイクロトロンなどの加速器施設は、例えばPET用トレーサーの製造などの医療分野の他、工学や理学にも広く利用されているが、核反応に伴って放射線が発生するため人体や環境への悪影響を防止するための遮蔽体の構築が必要となる。また、原子炉建屋や再処理工場といった原子力関連施設や、核燃料や使用済み核燃料の保管、運搬においても放射線が発生し、ここでも遮蔽体が必要となる。   Accelerator facilities such as cyclotrons are widely used in engineering and science, as well as in the medical field such as the manufacture of PET tracers. However, radiation is generated with nuclear reactions, preventing adverse effects on the human body and the environment. It is necessary to construct a shield to do this. Radiation is also generated in nuclear facilities such as reactor buildings and reprocessing plants, and in the storage and transportation of nuclear fuel and spent nuclear fuel, and a shield is also necessary here.

放射線には、荷電粒子、アルファ線、ベータ線、エックス線、ガンマ線、中性子線等の様々な種類があるが、荷電粒子は物質との相互作用が大きいので遮蔽は容易であり、アルファ線は紙1枚で遮蔽することができ、ベータ線は薄いアルミニウム板で遮蔽することができ、ガンマ線やエックス線は重い原子によく吸収されるので、鉄や鉛、あるいはコンクリートで遮蔽することができることが知られている。   There are various types of radiation such as charged particles, alpha rays, beta rays, X-rays, gamma rays, neutron rays, etc., but charged particles are easy to shield because of their large interaction with matter. It is known that beta rays can be shielded with a thin aluminum plate, and gamma rays and X-rays are well absorbed by heavy atoms, so they can be shielded with iron, lead, or concrete. Yes.

しかし、中性子線は、ガンマ線やエックス線に対して有効な重い元素で遮蔽することはできない。水素など軽い元素が高エネルギーを有する高速中性子を効果的に減速させ、低エネルギーの熱中性子の吸収にはホウ素といった中性子吸収断面積が大きな特定の元素が有効であることが知られている。   However, neutron rays cannot be shielded by heavy elements that are effective against gamma rays and x-rays. It is known that light elements such as hydrogen effectively slow down fast neutrons having high energy, and that specific elements having a large neutron absorption cross section such as boron are effective in absorbing low energy thermal neutrons.

このような背景から、従来からホウ素や水素を含有する中性子遮蔽材が開発されてきている。中でも、材料が比較的安価で製作が簡単であり、強度などの力学的特性や耐熱性にも優れ、水素に関連する遊離水や結晶水を含むコンクリートやモルタルと言ったセメント系の中性子遮蔽体が数多く検討されてきている。   Against this background, neutron shielding materials containing boron and hydrogen have been developed. Above all, the material is relatively inexpensive and easy to manufacture, excellent in mechanical properties such as strength and heat resistance, and cement-based neutron shields such as concrete and mortar containing free water and crystal water related to hydrogen. Many have been studied.

セメント系材料によるものは混練に使用した水がセメントと反応し結晶水として固定されるため、結晶水に由来する水素の存在をある程度期待することができるが、一般的にセメントや通常の骨材にはホウ素は含まれないため、ホウ素を含むセメント系中性子遮蔽体を構築するには、ホウ素含有材料を骨材や混和材として利用する必要があった。   In the case of cement-based materials, the water used for kneading reacts with the cement and is fixed as crystal water, so the presence of hydrogen derived from the crystal water can be expected to some extent. Since boron does not contain boron, it was necessary to use a boron-containing material as an aggregate or admixture to construct a cement-based neutron shield containing boron.

ホウ素含有材料としては、天然に存在するホウ素含有鉱物を使用するのがもっとも経済的である。天然のホウ素含有鉱物としては、コレマナイト(2CaO・3B・5HO)やクルナコバイト(2MgO・3B・15HO)などが知られており、中でもコレマナイトはガラスなどの工業製品の原料としても使用されており入手が容易な鉱産品なので中性子吸収材としても古くから示されている。これら天然のホウ素含有鉱物では、いずれもホウ素が酸化物であるホウ酸(BやHBO)の形態で存在していることが特徴である。 It is most economical to use a naturally occurring boron-containing mineral as the boron-containing material. Known natural boron-containing minerals include colemanite (2CaO · 3B 2 O 3 · 5H 2 O) and kurnacobite (2MgO · 3B 2 O 3 · 15H 2 O), among which colemanite is an industrial product such as glass. Since it is a mineral product that is also used as a raw material and is easily available, it has long been shown as a neutron absorber. These natural boron-containing minerals are all characterized in that boron exists in the form of boric acid (B 2 O 3 or H 3 BO 3 ), which is an oxide.

ここで問題となるのが、セメントの水和にホウ酸が悪影響を及ぼすことである。すなわち、ホウ酸形態でホウ素を含む骨材を通常のセメントとともに練り混ぜると、セメントの硬化が著しく遅延したり、硬化しても強度発現不良となったりするが、これはセメントに起因するアルカリ性環境下でホウ素含有鉱物の一部が溶解し、セメントの水和を阻害するホウ酸が溶出するためであると考えられる。   The problem here is that boric acid adversely affects cement hydration. In other words, when an aggregate containing boron in the form of boric acid is kneaded with normal cement, the hardening of the cement is significantly delayed, and even if it is hardened, the strength development is poor. This is due to the alkaline environment caused by the cement. It is considered that a part of the boron-containing mineral is dissolved below and boric acid that inhibits cement hydration is eluted.

この問題を解決する方法について、初期強度発現性の良いカルシウムアルミネート系のセメントを用いる、粒径1mm未満の微粉粒を含まないボレート骨材を用いるなど幾つか提案されている。   Several methods have been proposed for solving this problem, such as using a calcium aluminate-based cement with good initial strength and using a borate aggregate containing no fine particles having a particle size of less than 1 mm.

例えば、特許文献1には、コレマナイト等の結晶水を含有するボレート骨材と、半水せっこう又はカルシウムアルミネート系セメント等の無機接着材からなる中性子遮蔽材が開示されており、ボレート骨材の望ましい粒径としては1mm以上となっている。   For example, Patent Document 1 discloses a neutron shielding material comprising a borate aggregate containing crystal water such as colemanite and an inorganic adhesive such as hemihydrate gypsum or calcium aluminate cement. The desirable particle size is 1 mm or more.

また、特許文献2には、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料としてなる焼成物であって、C11CaCl、C11CaF、CAの一種以上を10〜40重量%およびCS、CSの一種以上を含む焼成物と石膏とからなる水硬性材料を結合材として使用し、ホウ素を含有する骨材を含む中性子遮蔽体が開示されており、実施例には、粒径1〜3mmのコレマナイトを用いた例が記載されている。 Patent Document 2 discloses a calcined product using one or more of municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash as a raw material, and one or more of C 11 A 7 CaCl 2 , C 11 A 7 CaF 2 , and C 3 A. Is disclosed as a neutron shield containing an aggregate containing boron using a hydraulic material composed of a calcined product containing 10 to 40% by weight of C 2 S and C 3 S and at least one of C 3 S and gypsum as a binder. In the examples, examples using colemanite having a particle diameter of 1 to 3 mm are described.

特公昭58−6704号公報Japanese Patent Publication No.58-6704 特開平11−202090号公報JP-A-11-202090

C. Cau Dit Coumes, S. Courtois, Cementation of a low-level radioactive waste of complex chemistry:Investigation of the combined action of borate, chloride, sulfate and phosphate on cement hydration using response surface methodology, Cement and Concrete Research, Vol.33, pp305-316(2003)C. Cau Dit Coumes, S. Courtois, Cementation of a low-level radioactive waste of complex chemistry: Investigation of the combined action of borate, chloride, sulfate and phosphate on cement hydration using response surface methodology, Cement and Concrete Research, Vol. 33, pp305-316 (2003)

特許文献1に記載されているカルシウムアルミネート系セメントは必ずしも低アルカリ性ではなく、11CaO・7Al・CaFや3CaO・Alを主体とするセメントなど低アルカリ性でないセメントについては、粒度の細かいボレート骨材は使用できず、微粉粒を含まない粒度調整したボレート骨材を使用しなければならならないという問題点があった。 The calcium aluminate cement described in Patent Document 1 is not necessarily low alkalinity. For cements that are not low alkalinity such as cements mainly composed of 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2 and 3CaO · Al 2 O 3 , However, there is a problem in that it is necessary to use a borate aggregate whose particle size is adjusted and does not contain fine particles.

すなわち、ホウ酸が水和反応へ悪影響を及ぼすのはカルシウムシリケートだけでなく、カルシウムアルミネートに対しても同様であるからである。非特許文献1によれば、非晶質の2CaO・3B・8HOがセメント粒子表面に膜状に生成し、これが水和反応の進行を阻害してしまう。この膜状の生成物はその組成からも判断できるように、カルシウムを含むセメント鉱物全てで起こりうるのである。 That is, boric acid has an adverse effect on the hydration reaction, not only for calcium silicate but also for calcium aluminate. According to Non-Patent Document 1, amorphous 2CaO · 3B 2 O 3 · 8H 2 O is formed in the form of a film on the cement particle surface, which inhibits the progress of the hydration reaction. This film-like product can occur in all cement minerals containing calcium, as can be judged from its composition.

カルシウムアルミネート系セメントはその速硬性から硬化や強度発現が早く、ホウ酸による水和阻害が問題となりにくいが、粒度の細かいボレート骨材を使用した場合には硬化不良や強度発現不足が起こり、悪影響が発生する。カルシウムアルミネート系セメントは概して高価である上、ボレート骨材の粒度調整もコストアップに繋がるので、この発明技術では比較的安価な中性子遮蔽材料を供給することは難しい。   Calcium aluminate-based cements are fast-curing and are quick to cure and develop strength, and hydration inhibition by boric acid is unlikely to be a problem, but when fine-grained borate aggregates are used, poor curing and insufficient expression of strength occur, An adverse effect occurs. Calcium aluminate-based cement is generally expensive, and adjusting the particle size of borate aggregate also leads to an increase in cost. Therefore, it is difficult to supply a relatively inexpensive neutron shielding material with the technology of the present invention.

また、粒度調整することにより使用しないボレート骨材の廃棄物が発生してしまう。さらに、微粒部分を除外すると、中性子吸収体中のホウ素が偏在して分布することとなり、中性子吸収性能の観点からも粒度調整を行わないことが望ましい。   Moreover, the waste of the borate aggregate which is not used will generate | occur | produce by adjusting a particle size. Further, if the fine particle portion is excluded, boron in the neutron absorber is unevenly distributed and it is desirable not to adjust the particle size from the viewpoint of neutron absorption performance.

また、CaO・Alを主体とするアルミナセメントは比較的pHが低く、ホウ酸による水和阻害の影響は小さいものの、温度が高くなると水和生成物が球状のCaO・Al・6HOに転移し、強度が低下するという問題点もあった。 In addition, the alumina cement mainly composed of CaO.Al 2 O 3 has a relatively low pH, and the influence of hydration inhibition by boric acid is small. However, when the temperature is increased, the hydrated product becomes spherical CaO.Al 2 O 3. · 6H 2 metastasized to O, strength there is a problem of a decrease.

特に放射線が問題となる場所では温度が通常の室温よりも高くなるケースが多く、この強度低下が深刻な問題となることも予想される。また、前述の通り、結晶水の存在が中性子遮蔽に有効であるが、化学成分としてCaOとAlを主体とするセメントは、水和生成物として固定される結晶水が少なく、高速中性子の減速の観点から改良の余地もあった。 Especially in places where radiation is a problem, the temperature is often higher than the normal room temperature, and this reduction in intensity is expected to be a serious problem. In addition, as described above, the presence of crystal water is effective for neutron shielding, but cement mainly composed of CaO and Al 2 O 3 as chemical components has little crystal water to be fixed as a hydrated product, and fast neutrons. There was also room for improvement from the viewpoint of slowing down.

上記の強度低下を抑制するために、SiOを主体とするポゾラン物質を混和する方策が報告されているが、この場合に生成する主な水和物は2CaO・Al・SiO・8HOであり、これは結晶水の比率がさらに小さい水和物となる。同様に、半水石膏をバインダーとして選択した場合、水和反応の結果として二水石膏(CaSO・2HO)が生成するが、これもまた結晶水の比率が小さい水和物である。 In order to suppress the above-described decrease in strength, a method of mixing a pozzolanic material mainly composed of SiO 2 has been reported, but the main hydrate produced in this case is 2CaO.Al 2 O 3 .SiO 2. 8H 2 O, which is a hydrate with a smaller proportion of crystal water. Similarly, when hemihydrate gypsum is selected as the binder, dihydrate gypsum (CaSO 4 .2H 2 O) is produced as a result of the hydration reaction, which is also a hydrate with a small ratio of crystal water.

また、3CaO・3Al・CaSO(アウイン)は石膏と共存するとpHが低くなり、ホウ酸の悪影響も小さいが、このままでは硬化後の寸法安定性や耐久性などに問題があった。このことは、化学成分としてCaOとAlを主体とするセメントに石膏を添加した場合においても同様である。 Further, 3CaO.3Al 2 O 3 .CaSO 4 (auin) has a low pH when coexisting with gypsum, and the adverse effect of boric acid is small, but there are problems in dimensional stability and durability after curing. This is the same when gypsum is added to cement mainly composed of CaO and Al 2 O 3 as chemical components.

特許文献2に記載されるものは、使用セメントがエコセメントであり低アルカリ性でないため、ホウ素を含有する骨材について上記と同様の問題が発生する。すなわち硬化時間が比較的短いために、ホウ酸による水和阻害が問題となりにくいが、粒度の細かいボレート骨材を使用した場合には悪影響が大きくなる。また、セメント原料として都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を用いているため、将来的に一定品質のセメントを大量供給することが難しくなる場合が起こる危険性もある。   In the one described in Patent Document 2, since the cement used is ecocement and is not low alkalinity, the same problem as described above occurs with respect to the aggregate containing boron. That is, since the curing time is relatively short, hydration inhibition by boric acid is unlikely to be a problem, but when a fine-grained borate aggregate is used, the adverse effect increases. Moreover, since municipal waste incineration ash or sewage sludge incineration ash is used as a cement raw material, there is a risk that it may become difficult to supply a large amount of cement of a certain quality in the future.

本願発明は、上述のような課題の解決を図ったものであり、優れた中性子吸収性能と粒径1mm未満の粉粒を含むコレマナイトからなる骨材を用いても良好な初期強度発現を示す中性子吸収体を提供することを目的としている。   The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and has excellent neutron absorption performance and neutrons exhibiting good initial strength expression even when using aggregates made of colemanite containing particles having a particle size of less than 1 mm. It aims to provide an absorber.

本願の請求項1に係る中性子吸収体は、「主たる水和生成物がエトリンガイトとC−S−Hであり、水酸化カルシウムを生成しない低アルカリ性セメントと、コレマナイトを含む骨材とを含むことを特徴とする中性子吸収体」である。   The neutron absorber according to claim 1 of the present application includes: “the main hydration product is ettringite and C—S—H, a low alkaline cement that does not generate calcium hydroxide, and an aggregate containing colemanite. It is a characteristic neutron absorber.

本発明の中性子吸収体は、中性子吸収性能を有するセメント系硬化体であり、具体的には、パネル等のモルタル製品やコンクリート製品、現場打設した硬化モルタルや硬化コンクリートである。前記セメント系硬化体に用いるセメントは、主たる水和生成物がエトリンガイトとC−S−Hであり、水酸化カルシウムを生成しない低アルカリ性セメントである。   The neutron absorber of the present invention is a cement-based hardened body having neutron absorption performance, and specifically, mortar products such as panels and concrete products, hardened mortar and hardened concrete cast on site. The cement used for the cement-based hardened body is a low alkaline cement whose main hydration products are ettringite and C—S—H, and does not produce calcium hydroxide.

ここで言う「低アルカリ性セメント」とは、混練後1時間以上経過した間隙水のpH値が、12.5以下のアルカリ性を示すセメントを言う。水和生成物がこのような組合せとなるセメントとしては、例えば、アウインとビーライトを含むアウインクリンカーを主体とするセメントや、高炉スラグに石膏と少量の刺激材を加えた高硫酸塩スラグセメントなどが挙げられるが、ここでは水和前のセメントの構成は問わない。   The “low alkalinity cement” as used herein refers to a cement exhibiting alkalinity having a pH value of pore water of 12.5 or less after 1 hour or more after kneading. Examples of the cement in which the hydrated product becomes such a combination include, for example, a cement mainly composed of Auink linker containing Auin and Belite, and a high sulfate slag cement in which gypsum and a small amount of stimulant are added to blast furnace slag. Here, the composition of the cement before hydration is not questioned.

エトリンガイトは、3CaO・Al・3CaSO・32HOの化学式で示される水和物であり、アウインや他のカルシウムアルミネート系鉱物と石膏との水和反応や、高炉スラグと石膏との水和反応などによって生成する。硬化体の初期強度発現に寄与する他、多くの結晶水を持っているので高速中性子の減衰にも寄与する。また、エトリンガイトは、平衡な水のpH値が12を下まわる低アルカリ性の水和物であることが知られている。 Ettringite is a hydrate represented by the chemical formula of 3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H 2 O, hydration reaction between Auin and other calcium aluminate minerals and gypsum, blast furnace slag and gypsum It is produced by hydration reaction of In addition to contributing to the initial strength of the hardened body, it also contributes to the attenuation of fast neutrons because it has a lot of crystal water. Ettringite is known to be a low-alkaline hydrate whose pH value of equilibrium water is less than 12.

C−S−HはCaO−SiO−HOの略号であり、通常、セメント業界でカルシウムシリケートハイドレートと言われるもので不定比の化合物である。生成条件によってC−S−Hには種々のものがあるが、ここで言う「C−S−H」は、セメント水和によって生成する低結晶性のC−S−Hゲルである。 C—S—H is an abbreviation for CaO—SiO 2 —H 2 O, and is generally referred to as calcium silicate hydrate in the cement industry and is a non-stoichiometric compound. There are various types of C—S—H depending on the production conditions, but “C—S—H” mentioned here is a low crystalline C—S—H gel formed by cement hydration.

C−S−Hは、硬化体の強度発現と安定性に寄与する。C−S−HのpH値はCaO/SiO比によって変わり、この比が大きいと平衡な水のpH値は大きくなる。水酸化カルシウムと共存するC−S−HはCaO/SiO比が大きいことが知られているが、本発明にある水酸化カルシウムと共存しないC−S−HはそのCaO/SiO比が小さく、pH値も低い。 CSH contributes to the strength expression and stability of the cured body. The pH value of C—S—H varies depending on the CaO / SiO 2 ratio, and when this ratio is large, the pH value of equilibrium water increases. C—S—H coexisting with calcium hydroxide is known to have a large CaO / SiO 2 ratio, but C—S—H not coexisting with calcium hydroxide in the present invention has a CaO / SiO 2 ratio. Small and low pH value.

「水酸化カルシウムを生成しない」とは、X線回折でCa(OH)のピークが見られないことを言う。水酸化カルシウムは平衡な水のpH値が12.6以上の高いアルカリ性を示す水和生成物である。 “Does not produce calcium hydroxide” means that no Ca (OH) 2 peak is observed by X-ray diffraction. Calcium hydroxide is a highly alkaline hydrated product having a balanced water pH value of 12.6 or higher.

本発明の中性子吸収体はモルタルやコンクリートであり、骨材はコレマナイトを含む骨材からなる。コレマナイトは灰ホウ石やコールマン石とも言われ、2CaO・3B・5HOの化学式で示される天然の含水ホウ酸カルシウム鉱物であり、通常の品位のもので40重量%以上のB成分を含んでいる。 The neutron absorber of the present invention is mortar or concrete, and the aggregate is an aggregate containing colemanite. Colemanite is also called a halite or colemanite, and is a natural hydrous calcium borate mineral represented by the chemical formula 2CaO · 3B 2 O 3 · 5H 2 O, having a normal grade of 40% by weight or more of B 2. Contains O 3 component.

そして、このホウ素成分に中性子吸収性能があることが従来から知られている。骨材は、細骨材又は細骨材と粗骨材からなるものであるが、上記コレマナイトによる骨材の他に、必要に応じて、細骨材としては珪砂、砕砂、川砂、陸砂などを、粗骨材としては砕石、天然砂利などを含んでもよい。   And it is known conventionally that this boron component has neutron absorption performance. Aggregates are composed of fine aggregates or fine aggregates and coarse aggregates, but in addition to the aggregates from the above-mentioned colemanite, as necessary, fine aggregates include silica sand, crushed sand, river sand, land sand, etc. The coarse aggregate may include crushed stone, natural gravel and the like.

本発明は、エトリンガイトを多量に生成する低アルカリ性セメントとコレマナイトを組み合わせた点に特徴がある。上記の通り、コレマナイトは従来から中性子吸収性能を有する天然鉱物として知られているが、エトリンガイトを多量に生成するセメントと組み合わせたことにより、エトリンガイトが保有する多くの結晶水も中性子吸収に寄与するので、相乗効果が生まれる。   The present invention is characterized in that a low alkaline cement that produces a large amount of ettringite and colemanite are combined. As described above, colemanite has been conventionally known as a natural mineral with neutron absorption performance, but by combining it with a cement that produces a large amount of ettringite, a lot of crystal water possessed by ettringite contributes to neutron absorption. A synergistic effect is born.

さらに、我々はコレマナイトからのホウ酸溶出量は反応系のpHを低減することで抑制できることを見出し、単にホウ酸による悪影響を小さくできる速硬性のセメント(例えば、カルシウムアルミネート系セメント)だけを使用するのではなく、ホウ酸の溶出そのものを抑制することができる低アルカリ性のセメントを用いる本発明に至った。   Furthermore, we have found that the amount of boric acid eluted from colemanite can be suppressed by reducing the pH of the reaction system, and we use only fast-hardening cements (for example, calcium aluminate cements) that can reduce the negative effects of boric acid. Rather, the present invention uses a low-alkaline cement capable of suppressing boric acid elution itself.

本願の請求項2に係る中性子吸収体は、「上記低アルカリ性セメントは、少なくとも、アウインを主成分としビーライトを含むアウインクリンカーと、二水石膏又は無水石膏と、高炉スラグを含むセメントであることを特徴とする請求項1に記載の中性子吸収体」である。   The neutron absorber according to claim 2 of the present application is “the low alkaline cement is a cement containing at least an Auink linker containing beinite as a main component, dihydrate gypsum or anhydrous gypsum, and blast furnace slag. The neutron absorber according to claim 1 characterized by the above.

アウインはカルシウムサルホアルミネートやイーリマイトとも言われ、3CaO・3Al・CaSOの化学式で示される鉱物であり、石膏と水酸化カルシウムの存在により、これらを消費して次の反応式でエトリンガイトを生成する。 Auin is also known as calcium sulfoaluminate or erymite, and is a mineral represented by the chemical formula of 3CaO · 3Al 2 O 3 · CaSO 4 , which consumes gypsum and calcium hydroxide due to the presence of gypsum and calcium hydroxide. Is generated.

3CaO・3Al・CaSO(アウイン)+8CaSO(石膏)+6Ca(OH)(水酸化カルシウム)+90HO→3(3CaO・Al・3CaSO・32HO)(エトリンガイト)・・・・[式1]
このように、アウインはエトリンガイトを生成するときに水酸化カルシウムを消費するので、アウインクリンカーを用いることにより水酸化カルシウムを生成しない低アルカリ性セメントが容易に得られる。なお、上記式1中の水酸化カルシウムとは遊離した水酸化カルシウム結晶を指すのではなく、系内のカルシウム成分という意味である。
3CaO · 3Al 2 O 3 · CaSO 4 (auin) + 8CaSO 4 (gypsum) + 6Ca (OH) 2 (calcium hydroxide) + 90H 2 O → 3 (3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H 2 O) (etringite) ... [Formula 1]
Thus, since Auin consumes calcium hydroxide when producing ettringite, a low alkaline cement that does not produce calcium hydroxide can be easily obtained by using an Auink linker. In addition, the calcium hydroxide in the above formula 1 does not indicate a free calcium hydroxide crystal but means a calcium component in the system.

この反応によりカルシウムは可及的に消費されるので、いずれの時期においても高いアルカリ性を呈する水酸化カルシウムが遊離することはない。カルシウム分はアウインクリンカー中のビーライトや高炉スラグから供給され、エトリンガイトとして固定されなかったカルシウム分は低CaO/SiO比のC−S−Hとなり、中長期の強度発現や安定性に寄与する。 Since calcium is consumed as much as possible by this reaction, calcium hydroxide exhibiting high alkalinity is not liberated at any time. The calcium content is supplied from belite and blast furnace slag in the Auink linker, and the calcium content that is not fixed as ettringite becomes C—S—H with a low CaO / SiO 2 ratio, contributing to medium- to long-term strength development and stability. .

二水石膏又は無水石膏からなる石膏は、上記式1に示すように、エトリンガイトを多量に生成する反応に必要なものである。石膏は、天然のもの、他産業での副産物、いずれも用いることもできる。また、アウインクリンカー中にも石膏が含まれ、クリンカー中の石膏も同様に反応に寄与する。   The gypsum made of dihydrate gypsum or anhydrous gypsum is necessary for the reaction that produces a large amount of ettringite, as shown in the above formula 1. Gypsum can be either natural or by-product from other industries. Also, gypsum is contained in the outink linker, and gypsum in the clinker also contributes to the reaction.

高炉スラグは高炉水砕スラグであり、CaO、SiO、Alを主成分とし、メリライトの化学組成に近いがそのほとんどがガラスである。潜在水硬性を有し、アルカリ性環境下で水和活性となる。系内の水酸化カルシウムや石膏を消費してC−S−Hやエトリンガイトを生成するので、水酸化カルシウムを消費し系内を低アルカリ性にするという点では上記アウインクリンカーと同様の役割を果たす。 Blast furnace slag is granulated blast furnace slag, mainly composed of CaO, SiO 2 , and Al 2 O 3 , and close to the chemical composition of melilite, but most of it is glass. It has latent hydraulic properties and becomes hydrated in an alkaline environment. Since C—S—H and ettringite are produced by consuming calcium hydroxide and gypsum in the system, it plays the same role as the above-mentioned ink-ink linker in that calcium hydroxide is consumed to make the system low alkaline.

アウインは汎用的材料とは言えず高価であり、短期強度発現には寄与するものの長期強度には寄与せず、多量に使用すると混練時の流動性の確保が困難となったり、硬化体に膨張亀裂が発生する危険性があるなどの欠点もあるので、これら欠点を抑制するために産業副産物である高炉スラグを石膏とともに用いることは好ましい。高炉スラグは高炉セメント、セメント混和材等に用いられているものであれば特に限定されない。   Auin is not a general-purpose material and is expensive and contributes to the development of short-term strength, but does not contribute to long-term strength. When used in large quantities, it becomes difficult to ensure fluidity during kneading, or it expands into the cured body. Since there are drawbacks such as the risk of cracking, it is preferable to use blast furnace slag, which is an industrial byproduct, with gypsum in order to suppress these disadvantages. The blast furnace slag is not particularly limited as long as it is used for blast furnace cement, cement admixture and the like.

本願発明の中性子吸収体、上記低アルカリ性セメントの粉末度は、ブレーン値で4000〜5000cm/gであるのが好ましい。ブレーン値が4000cm/g未満では、十分な初期強度を確保することが難しくなる場合がある。5000cm/gを超えると水和活性が強くなりすぎ作業性の確保が難しくなったり膨張現象が発生したりする場合がある。また、必要以上に細かくすることはコスト面からも好ましくない。 The neutron absorber of the present invention, fineness of the upper Symbol low alkali cement is preferably a 4000~5000cm 2 / g in Blaine value. If the brain value is less than 4000 cm 2 / g, it may be difficult to ensure sufficient initial strength. If it exceeds 5000 cm 2 / g, the hydration activity becomes too strong, and it may be difficult to ensure workability or an expansion phenomenon may occur. Further, it is not preferable from the viewpoint of cost to make it more fine than necessary.

本願の請求項に係る中性子吸収体は、「上記骨材は、一部又は全部がコレマナイトからなる粒径5mm以下の細骨材、又は前記細骨材と粒径5mmを超え25mm以下の粗骨材からなるものであり、前記細骨材中に含まれる上記コレマナイトは、粒径1mm未満の微粒粉を20重量%以上含むものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の中性子吸収体」である。
また、本願の請求項4に係る中性子吸収体は、「上記粗骨材は、粒径5mmを超え10mm以下の骨材にコレマナイトからなる骨材を含むものであることを特徴とする請求項3に記載の中性子吸収体」である。
また、本願の請求項5に係る中性子吸収体は、「上記粗骨材には、コレマナイトからなる骨材は含まず、砕石や砂利からなるものであることを特徴とする請求項3に記載の中性子吸収体」である。
The neutron absorber according to claim 3 of the present application is as follows: "The aggregate is a fine aggregate having a particle size of 5 mm or less partially or wholly made of colemanite , or a coarse particle having a particle size of more than 5 mm and less than 25 mm. are those consisting of aggregates, the colemanite contained in the fine aggregate in the neutron-absorbing body according to claim 1 or 2 characterized in that including a fine powder of particle size less than 1 mm 20 wt% or more It is.
Further, the neutron absorber according to claim 4 of the present application is as follows: “The coarse aggregate includes an aggregate made of colemanite in an aggregate having a particle diameter of more than 5 mm and not more than 10 mm. Is a neutron absorber.
Moreover, the neutron absorber according to claim 5 of the present application is “the coarse aggregate does not include an aggregate made of colemanite, but is made of crushed stone or gravel. It is a neutron absorber.

中性子吸収体に含まれる骨材は、中性吸収体がモルタル製である場合には粒径5mm以下の細骨材、コンクリート製である場合には前記細骨材と粒径5mmを超え25mm以下の粗骨材である。細骨材はその一部又は全部がコレマナイトからなるものであるが、該コレマナイトは粒径1mm未満の微粒粉を含むものが好ましい。   When the neutral absorber is made of mortar, the aggregate contained in the neutron absorber is a fine aggregate having a particle size of 5 mm or less, and if the neutral absorber is made of concrete, the fine aggregate and the particle size exceed 5 mm and 25 mm or less. The coarse aggregate. The fine aggregate is partly or entirely made of colemanite, and the colemanite preferably contains fine powder having a particle size of less than 1 mm.

微粒粉を含むことによって、ホウ素分布の均一となり十分な中性子吸収効果が得られ、また、コレマナイトを粒度調整する手間も省ける。粗骨材は、強度発現と中性子吸収とのバランス関係で、その一部(例えば、5mmを超え10mm以下)にコレマナイトからなる骨材を含んでもよいが、ホウ酸成分によるセメントの水和阻害が少ないセメントを使用する本発明においては粗骨材をコレマナイト製とするメリットはあまりないので、多量のホウ素が要求されない用途においては粗骨材は従来の砕石や砂利からなるものが好ましい。   By including the fine powder, the boron distribution becomes uniform and a sufficient neutron absorption effect is obtained, and the work of adjusting the particle size of colemanite can be saved. Coarse aggregate may contain aggregate made of colemanite in a part (for example, more than 5 mm and less than 10 mm) due to the balance between strength development and neutron absorption. In the present invention in which a small amount of cement is used, there is not much merit that the coarse aggregate is made of colemanite. Therefore, in applications where a large amount of boron is not required, the coarse aggregate is preferably made of conventional crushed stone or gravel.

本願の請求項に係る中性子吸収体は、「上記低アルカリ性セメント100重量部に対し骨材が50〜800重量部であり、該骨材中のコレマナイト量が遮蔽計算や照射実験によって必要と定められる量であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の中性子吸収体」である。 The neutron absorber according to claim 6 of the present application states that “the aggregate is 50 to 800 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the low alkaline cement, and the amount of colemanite in the aggregate is determined by shielding calculation or irradiation experiment. a neutron absorber "according to any one of claim 1 to 5, characterized in that the amount to be.

骨材量は、中性子吸収体がモルタル製かコンクリート製か、必要強度、中性子吸収体中に必要なコレマナイト量(ホウ素量)によって異なるが、概して、低アルカリ性セメント100重量部に対して50〜800重量部であるのが好ましい。50重量部未満では、骨材不足で十分な強度が得られなかったりホウ素不足で中性子吸収が得られなかったりする場合がある。800重量部を超えるとセメント不足で十分な強度が得られなく場合がある。   The aggregate amount varies depending on whether the neutron absorber is made of mortar or concrete, the required strength, and the amount of colemanite required in the neutron absorber (boron amount), but generally 50 to 800 parts per 100 parts by weight of the low alkaline cement. Part by weight is preferred. If the amount is less than 50 parts by weight, sufficient strength may not be obtained due to insufficient aggregate, or neutron absorption may not be achieved due to insufficient boron. If it exceeds 800 parts by weight, sufficient strength may not be obtained due to insufficient cement.

コレマナイトからなる骨材は、その多くを細骨材中に含有させるが、骨材中のコレマナイト量は遮蔽計算や照射実験(詳細は後述)によって定める。本発明では、中性子吸収体中に必要なコレマナイト量をこのようにして定め、必要量を計画的に含有させるので、強度の確保と中性子吸収とを効率良く行える。骨材量は上記コレマナイト量が基準となり、強度の確保といった観点から骨材量が不足する場合は、従来から使用されている珪砂、砕砂、砕石、砂利等で適宜補う。   Aggregates made of colemanite are mostly contained in fine aggregates, and the amount of colemanite in the aggregates is determined by shielding calculations and irradiation experiments (details will be described later). In the present invention, the amount of colemanite required in the neutron absorber is determined in this way, and the necessary amount is systematically contained, so that the strength can be ensured and neutron absorption can be performed efficiently. The amount of aggregate is based on the above-mentioned amount of colemanite, and when the amount of aggregate is insufficient from the viewpoint of securing strength, it is appropriately supplemented with conventionally used silica sand, crushed sand, crushed stone, gravel and the like.

本願の請求項に係る中性子吸収体は、「上記低アルカリ性セメントは、アウインを主成分としビーライトを含むアウインクリンカーを10〜70重量%、石膏をクリンカー中の石膏量との合計量としてCaSO換算で10〜30重量%、高炉スラグを10〜60重量%、ポルトランドセメントをアウインクリンカー中のビーライト量との合計量として10〜35重量%含み、かつ、アウインクリンカー中のアウイン含有量が20〜80重量%であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の中性子吸収体」である。 The neutron absorber according to claim 7 of the present application is as follows: “The low alkaline cement is CaSO as a total amount of Auin linker containing 10 to 70% by weight of Auink linker containing belite and gypsum in combination with gypsum in clinker. 4 to 10% by weight, 10 to 60% by weight of blast furnace slag, 10 to 35% by weight of Portland cement as the total amount of belite in the outink linker, and the Auin content in the outink linker It is 20 to 80 weight%, It is a neutron absorber as described in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.

上記の通り、本発明の低アルカリ性セメントは、主たる水和生成物がエトリンガイトとC−S−Hであり、水酸化カルシウムを生成しないものである。これを実現すると同時に、良好な作業性と硬化後の吸収体の物理特性を確保することができる好適な具体的配合の一つが、本願の請求項に係るものである。アウインクリンカーと石膏はエトリンガイトの生成に、高炉スラグはエトリンガイトとC−S−Hの生成に、ポルトランドセメント及びクリンカー中のビーライトはエトリンガイトの生成に必要な水酸化カルシウムの供給とC−S−Hの生成に寄与する。 As described above, in the low alkaline cement of the present invention, the main hydration products are ettringite and C—S—H, and calcium hydroxide is not generated. At the same time as realizing this, one of the preferred specific blends that can ensure good workability and physical properties of the absorber after curing is according to claim 7 of the present application. Auinklinker and gypsum are used to produce ettringite, blast furnace slag is used to produce ettringite and C—S—H, and belite in Portland cement and clinker is used to supply calcium hydroxide and C—S—H necessary to produce ettringite. Contributes to the generation of

低アルカリ性セメント中、アウインクリンカー量は10〜70重量%である。10重量%未満ではエトリンガイトの生成量が少なくなり、低アルカリ性や初期強度の確保が難しくなる。70重量%を超えると、作業性の確保が難しくなったり膨張現象が発生したりする。   In the low alkaline cement, the amount of the outink linker is 10 to 70% by weight. If it is less than 10% by weight, the amount of ettringite produced is reduced, and it becomes difficult to ensure low alkalinity and initial strength. When it exceeds 70% by weight, it becomes difficult to ensure workability or an expansion phenomenon occurs.

石膏は二水石膏又は無水石膏でありクリンカー中の石膏量との合計量としてCaSO換算で10〜30重量%である。10重量%未満ではエトリンガイトの生成量が少なくなり、低アルカリ性や初期強度の確保が難しくなる。30重量%を超えると、未反応の石膏が残り寸法安定性や耐久性に悪影響を及ぼす。高炉スラグ量は20〜60重量%である。 The gypsum is dihydrate gypsum or anhydrous gypsum, and the total amount with gypsum in the clinker is 10 to 30% by weight in terms of CaSO 4 . If it is less than 10% by weight, the amount of ettringite produced is reduced, and it becomes difficult to ensure low alkalinity and initial strength. If it exceeds 30% by weight, unreacted gypsum remains and adversely affects dimensional stability and durability. The amount of blast furnace slag is 20 to 60% by weight.

20重量%未満ではC−S−Hの生成量が少なくなり長期強度の伸びが悪くなる。60重量%を超えると相対的にアウインクリンカー量が少なくなりエトリンガイトの生成量が少なくなり初期強度発現性が悪くなる。ポルトランドセメントとアウインクリンカー中のビーライト量との合計量は10〜35重量%である。   If it is less than 20% by weight, the production amount of C—S—H is reduced, and the elongation of the long-term strength is deteriorated. If it exceeds 60% by weight, the amount of the outink linker is relatively reduced, the amount of ettringite produced is reduced, and the initial strength development is deteriorated. The total amount of Portland cement and the amount of belite in the Auink linker is 10 to 35% by weight.

10重量%未満ではエトリンガイトの生成に必要な水酸化カルシウムの供給が不十分となるとともにC−S−Hの生成量が少なくなるので強度発現性が悪くなる。35重量%を超えると水酸化カルシウムの生成量が多くなりすぎて系内に水酸化カルシウムが残ってしまい低アルカリ性ではなくなってしまう。   If it is less than 10% by weight, the supply of calcium hydroxide necessary for the production of ettringite becomes insufficient, and the amount of C—S—H produced decreases, so that the strength development becomes worse. If it exceeds 35% by weight, the amount of calcium hydroxide produced becomes too large and calcium hydroxide remains in the system, so that it is not low alkaline.

アウインクリンカーの鉱物組成としては、アウイン含有量が20〜80重量%である。20重量%未満ではエトリンガイトの生成量が少なくなり、低アルカリ性や初期強度の確保が難しくなる。   As the mineral composition of the Auinklinker, the Auin content is 20 to 80% by weight. If it is less than 20% by weight, the amount of ettringite produced will be small, and it will be difficult to ensure low alkalinity and initial strength.

80重量%を超えると、作業性の確保が難しくなったり膨張現象が発生したりするだけでなく、クリンカーの安定焼成が困難となる。なお、上記アウインクリンカー中のビーライト量とアウイン量は、焼成前の原料の化学組成から計算によって求めた量である。アウインクリンカー中には、アウインの他、ビーライト、フェライト、石膏などが存在する。   If it exceeds 80% by weight, it is difficult not only to ensure workability but also to cause an expansion phenomenon, but also to make stable firing of the clinker difficult. In addition, the amount of belite and the amount of Auin in the Auink linker are amounts obtained by calculation from the chemical composition of the raw material before firing. In the Auink linker, there are belite, ferrite, plaster and the like in addition to Auin.

本発明の中性子吸収体は、優れた中性子吸収性能と良好な初期強度発現性を示すので、薄物のモルタル板も製作でき、適用範囲が広げられる。また、使用するコレマナイト骨材は粒径1mm未満の微粉粒を含むものであって、このようなコレマナイト骨材を使用しても良好な初期強度発現性を示すので、コレマナイト石を粉砕後に粒度調整する必要がなく効率的かつ安価に製造できる。また、吸収体内のホウ素の分布を均一にすることができる。   Since the neutron absorber of the present invention exhibits excellent neutron absorption performance and good initial strength, a thin mortar plate can also be manufactured, and the application range can be expanded. In addition, the colemanite aggregate used contains fine particles with a particle size of less than 1 mm, and even if such a colemanite aggregate is used, good initial strength developability is exhibited. Therefore, it can be manufactured efficiently and inexpensively. Further, the distribution of boron in the absorber can be made uniform.

モルタル中のホウ素含有量と中性子透過率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the boron content in mortar, and neutron transmittance.

以下、本発明について、より詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.

(A)中性子吸収体
本発明の中性子吸収体は、前述の通り、中性子吸収性能を有するセメント系硬化体であり、具体的には、パネル等のモルタル製品やコンクリート製品、現場打設した硬化モルタルや硬化コンクリートである。良好な初期強度発現が得られ、さらにホウ素の分布が均一であるので、薄物(例えば、厚さ30mm程度)のモルタルパネルとすることができる。
(A) Neutron absorber As described above, the neutron absorber of the present invention is a cement-based cured body having neutron absorption performance. Specifically, mortar products such as panels, concrete products, and hardened mortars placed on site. Or hardened concrete. Since good initial strength is obtained and the boron distribution is uniform, a mortar panel having a thin object (for example, a thickness of about 30 mm) can be obtained.

圧縮強度はモルタル製品の場合、材令1日で15〜20N/mm程度、材令28日で50〜80N/mm程度である。コンクリート製の場合は、材令1日で10〜20N/mm程度、材令28日で30〜60N/mm程度である。中性子吸収性能は、単位コレマナイト量、単位セメント量、セメント組成および部材厚さによって決まり、その要求性能によって設計することが可能である。 Compressive strength when the mortar products, 15~20N / mm 2 approximately in wood age 1 day, 50~80N / mm 2 approximately in wood age 28 days. For a concrete, 10~20N / mm 2 approximately in wood age 1 day, 30~60N / mm 2 approximately in wood age 28 days. The neutron absorption performance is determined by the amount of unit colemanite, the amount of unit cement, the cement composition, and the member thickness, and can be designed according to the required performance.

中性子吸収体は従来のセメント系硬化体の製造方法により製造すれば良く、その寸法は用途に応じて異なるので特に限定されない。本発明の中性子吸収体は建屋や遮蔽用コンクリートなどに好適に使用できるが、薄物モルタルパネルにした場合は壁や天井からの中性子線の反射を低減させるための表装部材としても使用できる。   The neutron absorber may be manufactured by a conventional method for manufacturing a cement-based hardened body, and the dimensions thereof are not particularly limited because they vary depending on applications. The neutron absorber of the present invention can be suitably used for buildings, shielding concrete, and the like, but in the case of a thin mortar panel, it can also be used as a cover member for reducing the reflection of neutron beams from walls and ceilings.

(B)構成材料
(1)低アルカリ性セメント
本発明の低アルカリ性セメントは、前述の通り、主たる水和生成物がエトリンガイトとC−S−Hであり、水酸化カルシウムを生成しないセメントである。このセメントは、基本的に、水和反応系内で水酸化カルシウムが消費されるので(実際は水酸化カルシウムでなく、生成するカルシウムイオンと水酸イオンが消費される)、強アルカリ性の水酸化カルシウムを生成せず低アルカリ性となる。
(B) Constituent material
(1) Low Alkaline Cement As described above, the low alkaline cement of the present invention is a cement in which the main hydration products are ettringite and C—S—H and does not generate calcium hydroxide. This cement basically consumes calcium hydroxide in the hydration reaction system (actually, calcium hydroxide and hydroxide ions are consumed, not calcium hydroxide), so strongly alkaline calcium hydroxide It becomes low alkalinity without producing.

また、アルカリ性の他の因子であるセメントクリンカー中のNaOやKOを低減することはより好ましい。低アルカリ性セメントを用いることにより、コレマナイトからのホウ酸の溶出を抑制できホウ酸によるセメントの水和阻害を低減できる。エトリンガイトとC−S−Hの生成量の割合は、セメントの組成によって変わる。 In addition, it is more preferable to reduce Na 2 O and K 2 O in the cement clinker, which are other alkaline factors. By using a low alkaline cement, elution of boric acid from colemanite can be suppressed, and inhibition of cement hydration by boric acid can be reduced. The ratio of the amount of ettringite and C—S—H produced varies depending on the composition of the cement.

エトリンガイトが多いほど結晶水として固定された水素量が多く高速中性子の減衰に遊離であるが、中長期の強度発現や安定性に必要なC−S−Hが減少する。その割合は要求される中性子吸収性能及び吸収体の物理特性によって決定することができる。   As the amount of ettringite increases, the amount of hydrogen fixed as crystal water increases and is free to attenuate fast neutrons, but C—S—H required for medium- to long-term strength development and stability decreases. The proportion can be determined by the required neutron absorption performance and the physical properties of the absorber.

また、エトリンガイトとC−S−H以外に、セメントの種類や水和条件によってはアルミナゲルや水酸化鉄などの水和生成物も若干生成する。本発明では多くの結晶水を保有するエトリンガイトを多量に生成するセメントを用いるので、この結晶水からの水素によっても中性子吸収が期待できる。   In addition to ettringite and C—S—H, some hydrated products such as alumina gel and iron hydroxide are also produced depending on the type of cement and hydration conditions. In the present invention, a cement that generates a large amount of ettringite containing a large amount of crystal water is used, so that neutron absorption can also be expected by hydrogen from the crystal water.

上記低アルカリ性セメントの具体的構成の一つとして、アウイン(3CaO・3Al・CaSO)を主成分としビーライトを含むアウインクリンカーと、二水石膏又は無水石膏と、高炉スラグを含むセメントがある。アウインを主成分としビーライトを含むアウインクリンカーは、従来からアウイン系セメント、CSA系膨張材等の主材として用いられているものである。 One specific configuration of the low alkali cement is an aink linker containing Auin (3CaO.3Al 2 O 3 .CaSO 4 ) as a main component and containing belite, dihydrate gypsum or anhydrous gypsum, and cement containing blast furnace slag. There is. Auink linkers containing Auin as a main component and including belite are conventionally used as main materials for Auin-based cement, CSA-based expansion material, and the like.

アウインクリンカーの製造は、例えば、CaO源として石灰石、アルミナ源としてアルミナ粉やボーキサイト、CaSO源として無水石膏等を用い、所定配合の焼成原料をロータリーキルン等により1350℃前後で焼成して得られる。クリンカー中には、条件によって、CS、CAF、CaSO等も生成する。石膏と高炉スラグについては前述の通りである。 The manufacture of the Auink linker is obtained, for example, by calcining a calcined raw material of a predetermined composition at about 1350 ° C. with a rotary kiln or the like using limestone as the CaO source, alumina powder or bauxite as the alumina source, and anhydrous gypsum as the CaSO 4 source. Depending on the conditions, C 2 S, C 4 AF, CaSO 4 and the like are also generated in the clinker. Gypsum and blast furnace slag are as described above.

アウインクリンカーと、二水石膏又は無水石膏と、高炉スラグの配合割合は、要求される性能によって決定されるが、アウインから十分にエトリンガイトを生成させるが、かつ反応後にあまり残存しない石膏量と、必要なC−S−Hを生成させるに足る高炉スラグ量が必要となる。   The mixing ratio of Auink linker, dihydrate gypsum or anhydrous gypsum and blast furnace slag is determined by the required performance, but the amount of gypsum that generates ettringite sufficiently from Auin but does not remain much after the reaction is necessary. A sufficient amount of blast furnace slag is required to generate C—S—H.

また、低アルカリ性セメント中には、必要に応じて、これら材料以外にシリカフューム、フライアッシュ等のポゾラン物質、普通ポルトランドセメント、石灰石微粉末等を含ませることもできる。低アルカリ性セメントの粉末度は特に限定されないが、初期強度発現の点から、普通ポルトランドセメントの粉末度より少し高いブレーン値4000〜5000cm/gのものが好ましい。 In addition to the above materials, the low alkaline cement may contain, in addition to these materials, pozzolanic substances such as silica fume and fly ash, ordinary portland cement, and limestone fine powder. The fineness of the low alkaline cement is not particularly limited, but in terms of initial strength development, a brane value of 4000 to 5000 cm 2 / g, which is slightly higher than the fineness of ordinary Portland cement, is preferable.

上記アウインクリンカーと、二水石膏又は無水石膏と、高炉スラグを含むセメントの具体例として、従来から低アルカリ性、低収縮性のセメントとして知られているGRC(ガラス繊維補強コンクリート)用セメントがある。   As a specific example of the cement containing the above-mentioned Auink linker, dihydrate gypsum or anhydrous gypsum, and blast furnace slag, there is a GRC (glass fiber reinforced concrete) cement which has been conventionally known as a low alkali and low shrinkage cement.

このGRC用セメントは、アウイン、石膏、高炉スラグ、及び普通ポルトランドセメント、フライアッシュ、シリカフュームの一種以上からなり、例えば、SiO22.7重量%、Al12.5重量%、Fe1.1重量%、CaO48.1重量%、SO9.0重量%の化学成分からなる。 This cement for GRC is composed of one or more of Auin, gypsum, blast furnace slag, ordinary Portland cement, fly ash, and silica fume. For example, SiO 2 22.7 wt%, Al 2 O 3 12.5 wt%, Fe 2 It consists of chemical components of O 3 1.1% by weight, CaO 48.1% by weight, and SO 3 9.0% by weight.

GRC用セメントには、ガラス繊維を含むもの(ガラス繊維がプレミックスされているもの)と含まないもの(ガラス繊維を別途供給するもの)があるが、本発明では、これらのどちらも使用できる。   The cement for GRC includes a cement containing glass fiber (a glass fiber is premixed) and a cement not containing (a glass fiber is separately supplied). In the present invention, either of these can be used.

このGRC用セメントは、乾燥収縮が少なく寸法安定性に優れる、低アルカリ性のため有機塗料の付着性に優れる、ガラス繊維を含むものは曲げ強度が高いなどの特徴を有し、内装材、天井材、床材、カーテンウォール、永久型枠などに利用されている。また、GRC用セメントに係る特許も幾つか出願され、例えば、特開昭60−127252、特公平5−66347、特公平3−29034、特公平6−96473などがある。   This GRC cement has features such as low shrinkage and excellent dimensional stability, low alkalinity and excellent adhesion of organic paint, and glass fiber containing high bending strength. It is used for flooring, curtain walls, permanent formwork, etc. Further, several patents relating to GRC cement have been filed, such as JP-A-60-127252, JP-B-5-66347, JP-B-3-29034, and JP-B-6-96473.

GRC用セメントには、上記各特許に記載されるもの、上記のものなど複数種類あるが、本発明では、これらのいずれも使用できる。このように、本発明の低アルカリ性セメントは、従来のGRC用セメントやGRC用セメント相当品が使用できるが、中でも、アウインクリンカーを10〜70重量%、石膏をクリンカー中の石膏量との合計量としてCaSO換算で10〜30重量%、高炉スラグを20〜60重量%、ポルトランドセメントをアウインクリンカー中のビーライト量との合計量として10〜35重量%含み、かつ、アウインクリンカー中のアウイン含有量が20〜80重量%である低アルカリ性セメントは、低アルカリ性のみならず、作業性、強度発現性や寸法安定性といった物理特性が良好であるために好ましい。 There are a plurality of types of cement for GRC, such as those described in the above patents and those described above, and any of these can be used in the present invention. As described above, the low alkaline cement of the present invention can be a conventional GRC cement or a GRC cement equivalent, and among them, the total amount of the outink linker and the gypsum in the clinker is 10 to 70% by weight. as CaSO 4 in terms of 10 to 30 wt%, the blast furnace slag from 20 to 60 wt%, contains 10 to 35 wt% as the total amount of the belite amount of a wink in the linker of Portland cement, and, Auin contained in a wink linker A low alkaline cement having an amount of 20 to 80% by weight is preferable because it has not only low alkalinity but also good physical properties such as workability, strength development and dimensional stability.

各構成材料の割合は、上記範囲でアウインと高炉スラグと普通ポルトランドセメントの水和反応式に基づくエトリンガイトとC−S−Hと水酸化カルシウムの理論計算量を参考にして定められる。また、このセメントの製造は、従来のGRC用セメントの製造に準じて行う。   The proportion of each constituent material is determined in the above range with reference to the theoretical calculation amount of ettringite, C—S—H and calcium hydroxide based on the hydration reaction formula of Auin, blast furnace slag and ordinary Portland cement. In addition, this cement is manufactured according to the conventional manufacture of cement for GRC.

(2)骨材
本発明で用いる主たる骨材はコレマナイト骨材である。前述の通り、コレマナイトは2CaO・3B・5HOの化学式で示される天然の含水ホウ酸カルシウム鉱物であり、通常の品位のもので40重量%以上のホウ酸成分を含んでいる。
(2) Aggregate The main aggregate used in the present invention is colemanite aggregate. As described above, colemanite is a natural hydrous calcium borate mineral represented by the chemical formula 2CaO · 3B 2 O 3 · 5H 2 O, and contains 40% by weight or more boric acid component in a normal grade.

ホウ素は中性子吸収性能があるため、コレマナイトやクルナコバイト等の天然鉱物、炭化ホウ素、ホウ素粉末、酸化ホウ素、フェロボロン、ホウ酸、ボルカルサイト、硼砂、チタン硼素、ジルコニウム硼素等の様々なホウ素含有化合物があるが、本発明でコレマナイトを用いたのは入手が容易であり、安価で、ホウ素含有量が比較的多いためである。   Boron has neutron absorption capability, so there are various boron-containing compounds such as natural minerals such as colemanite and kurnacobite, boron carbide, boron powder, boron oxide, ferroboron, boric acid, volcalcite, borax, titanium boron, zirconium boron, etc. However, the reason why the colemanite is used in the present invention is that it is easily available, inexpensive, and has a relatively high boron content.

本発明では、中性子吸収体がモルタル製の場合、骨材は一部又は全部がコレマナイトからなる粒径5mm以下の細骨材を用いる。細骨材の一部をコレマナイト骨材とする場合、残りの細骨材は珪砂、砕砂、山砂、川砂等の従来からモルタル用骨材として用いられているものでよい。なお、上記コレマナイト骨材は、粒径1mm未満の粉粒体を20重量%以上程度含むものが好ましい。本発明では粒径1mm未満のコレマナイト粉粒体含む細骨材を用いることによって、中性子吸収を効率良く行える。   In the present invention, when the neutron absorber is made of mortar, the aggregate is a fine aggregate having a particle size of 5 mm or less, partially or entirely made of colemanite. When a part of the fine aggregate is a colemanite aggregate, the remaining fine aggregate may be conventionally used as an aggregate for mortar such as quartz sand, crushed sand, mountain sand, river sand and the like. In addition, the said colemanite aggregate has a preferable thing containing about 20 weight% or more of the granular material with a particle size of less than 1 mm. In the present invention, neutron absorption can be efficiently performed by using a fine aggregate containing a colemanite powder having a particle size of less than 1 mm.

また、中性子吸収体がコンクリート製の場合、骨材は一部又は全部がコレマナイトからなる粒径5mm以下の細骨材と、一部にコレマナイト骨材を含む、あるいは、全くコレマナイト骨材を含まない粒径5mmを超え25mm以下の粗骨材である。細骨材については、上記モルタル製の場合と同様である。   Further, when the neutron absorber is made of concrete, the aggregate includes a fine aggregate having a particle size of 5 mm or less, partly or entirely made of colemanite, and partly containing colemanite aggregate, or not containing any colemanite aggregate. Coarse aggregate having a particle size of more than 5 mm and not more than 25 mm. The fine aggregate is the same as in the case of the mortar.

粗骨材の最大粒径を25mm以下とするのは、ホウ素の偏在を低減し、中性子吸収性能を高めるためである。粗骨材は、砕石、砂利等の従来の粗骨材と同様のものを用いるが、細骨材にコレマナイト骨材を含有させるだけでは中性子吸収が不十分である場合、粗骨材の一部をコレマナイト骨材とする。   The reason why the maximum particle size of the coarse aggregate is 25 mm or less is to reduce the uneven distribution of boron and improve the neutron absorption performance. Coarse aggregate is the same as conventional coarse aggregate such as crushed stone, gravel, etc., but if neutron absorption is not enough just by adding colemanite aggregate to fine aggregate, a part of coarse aggregate Is the colemanite aggregate.

骨材中のコレマナイト骨材量は、遮蔽計算や遮蔽実験によって必要と判断される量によって定められる。遮蔽計算では、中性子吸収体全体の元素組成と密度から、あるエネルギーを有する中性子線の吸収効果を計算することができるコード(例えば、米国ロスアラモス国立研究所で開発されたコード)が開発されており、これを利用することができる。また、計算に必要な核データも原子力関連機関(例えば、独立行政法人日本原子力研究開発機構)によって多くの核種について整備されている。   The amount of colemanite aggregate in the aggregate is determined by the amount judged necessary by the shielding calculation or shielding experiment. In the shielding calculation, codes that can calculate the absorption effect of neutron beams with a certain energy from the elemental composition and density of the entire neutron absorber (for example, codes developed at the Los Alamos National Laboratory in the United States) have been developed. This can be used. In addition, nuclear data necessary for calculation is maintained for many nuclides by nuclear related organizations (for example, Japan Atomic Energy Agency).

遮蔽実験は、その例を後述するが、例えば熱中性子ビームでは、ホウ素含有量と中性子透過率との関係が導かれ、要求性能に合致する必要コレマナイト量を求めることができる。   An example of the shielding experiment will be described later. For example, in the case of a thermal neutron beam, the relationship between the boron content and the neutron transmittance is derived, and the amount of necessary colemanite that matches the required performance can be obtained.

(3)その他
本発明では、上記の材料以外に、通常のモルタルやコンクリートを製造するときに用いるクエン酸及びその塩、リグニンスルホン酸及びその塩、炭酸塩等の凝結・硬化調整剤、減水剤、粘性調整剤等の化学混和剤を必要に応じて用いることができる。
(3) Others In the present invention, in addition to the above-mentioned materials, setting agents such as citric acid and salts thereof, lignin sulfonic acid and salts thereof, carbonates, and the like used for producing ordinary mortar and concrete, water reducing agents, etc. Chemical admixtures such as viscosity modifiers can be used as necessary.

(C)セメントと骨材の配合割合
本発明の中性子吸収体では、上記低アルカリ性セメントと上記骨材との配合割合は、低アルカリ性セメント100重量部に対し骨材が50〜800重量部であるのが好ましい。より具体的には、中性子吸収体がモルタル製の場合、上記低アルカリ性セメント100重量部に対し上記細骨材が50〜300重量部である。細骨材量をこの範囲にすることによって、優れた中性子吸収性性能を有し強度発現性の良いモルタル製の中性子吸収体が得られる。
(C) Mixing ratio of cement and aggregate In the neutron absorber of the present invention, the mixing ratio of the low alkaline cement and the aggregate is 50 to 800 parts by weight of the aggregate with respect to 100 parts by weight of the low alkaline cement. Is preferred. More specifically, when the neutron absorber is made of mortar, the fine aggregate is 50 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the low alkaline cement. By setting the amount of fine aggregate within this range, a neutron absorber made of mortar having excellent neutron absorption performance and good strength development can be obtained.

また、中性子吸収体がコンクリート製の場合、上記低アルカリ性セメント100重量部に対し上記細骨材と粗骨材からなる骨材が300〜800重量部である。骨材量をこの範囲にすることによって、優れた中性子吸収性能を有し強度発現性の良いコンクリート製の中性子吸収体が得られる。   When the neutron absorber is made of concrete, the aggregate made of the fine aggregate and the coarse aggregate is 300 to 800 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the low alkaline cement. By setting the aggregate amount within this range, a concrete neutron absorber having excellent neutron absorption performance and good strength development can be obtained.

なお、細骨材と粗骨材との割合は上記による。また、ここで言う低アルカリ性セメントは、上記GRC用セメントのように、複数の構成材料からなるセメント組成物を含むものであり、ガラス繊維等の補強繊維が入る場合は、これも含むものである。   The ratio of fine aggregate to coarse aggregate is as described above. Moreover, the low alkaline cement said here contains the cement composition which consists of a some component material like the said cement for GRC, and also contains this, when reinforcing fibers, such as glass fiber, enter.

(D)中性子吸収体の性能評価
(1)使用材料
・アウインクリンカー(試製品)2種
・無水石膏(フッ酸製造業副産品)
・高炉スラグ微粉末(デイ・シイ社製ブレーン4000cm/gクラス)
・普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製)
・市販GRC用セメント(太平洋セメント社製、ブレーン値;約4700cm/g)
・市販のアルミナセメント・・・比較用
・減水剤(花王社製マイティ150)
・遅延剤(クエン酸)
・コレマナイト(粒径5mm以下、微粒分含む)
・珪砂(5号)
・ガラス繊維(日本電気硝子社製ARGファイバ19mm)
・水道水
(D) Evaluation of neutron absorber performance
(1) Materials used • 2 types of Auink linker (trial product) • Anhydrite (by-product of hydrofluoric acid manufacturing industry)
・ Blast furnace slag fine powder (Brain 4000cm 2 / g class, manufactured by Day Shi)
・ Normal Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement)
・ Commercially available cement for GRC (manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd., brain value; about 4700 cm 2 / g)
・ Commercially available alumina cement for comparison ・ Water reducing agent (Mighty 150 manufactured by Kao)
・ Retarding agent (citric acid)
・ Colemanite (particle size 5mm or less, including fine particles)
・ Silica sand (No. 5)
・ Glass fiber (Nippon Electric Glass ARG fiber 19mm)
·Tap water

(2)低アルカリ性セメント
上記材料を用いて、本発明の実施例に用いる低アルカリ性セメント3種を準備した。このうち低アルカリ性セメントAおよびBは試製したもの、低アルカリ性セメントCは市販品である。また比較用として2種の市販セメントDおよびEも準備した。これら5種のセメントの詳細は第1表のとおりである。
(2) Low alkaline cement Three low alkaline cements used in the examples of the present invention were prepared using the above materials. Of these, the low alkaline cements A and B are trial products, and the low alkaline cement C is a commercial product. Two types of commercial cements D and E were also prepared for comparison. The details of these five types of cement are shown in Table 1.

これら5種のセメントについて、水和後の水和物の鉱物組成をX線粉末回折によって評価した。評価用試料は、20℃で28日間の密封養生をしたW/C=50%のセメントペースト硬化体である。養生後は5mm以下に粗粉砕して窒素気流中で7日間乾燥させ、さらに微粉砕して評価に供した。   About these 5 types of cement, the mineral composition of the hydrate after hydration was evaluated by X-ray powder diffraction. The sample for evaluation is a hardened cement paste of W / C = 50% that has been sealed and cured at 20 ° C. for 28 days. After curing, it was coarsely pulverized to 5 mm or less, dried in a nitrogen stream for 7 days, and further finely pulverized for evaluation.

また、同じ試料に対して1000℃の強熱減量を求め、結晶水量とした。これらの評価結果が第2表である。なお、いずれのセメントも混練時にはブリーディングが無くなるまで間欠的に混練を継続した。   Moreover, the ignition loss of 1000 degreeC was calculated | required with respect to the same sample, and it was set as the amount of crystallization water. These evaluation results are shown in Table 2. In addition, kneading | mixing was continued intermittently until bleeding was lost at the time of kneading any cement.

セメントA〜C(低アルカリ性セメント)はエトリンガイトとC−S−Hのみが認められ、水酸化カルシウムは検出されなかった。これらセメントA〜Cは本発明の請求項2、3および6を満足することができるセメントである。セメントDは高いアルカリ性を呈する水酸化カルシウムが認められた。セメントEはアルミナセメント特有のカルシウムアルミネート水和物および水酸化アルミニウムが検出された。   In cements A to C (low alkaline cement), only ettringite and C—S—H were observed, and calcium hydroxide was not detected. These cements A to C are cements that can satisfy the claims 2, 3 and 6 of the present invention. In cement D, calcium hydroxide exhibiting high alkalinity was observed. As for cement E, calcium aluminate hydrate and aluminum hydroxide, which are characteristic of alumina cement, were detected.

結晶水量については、セメントDおよびEよりも、低アルカリ性セメントであるA〜Cで多く、高速中性子の減衰に有効であることが確認された。   The amount of water of crystallization was higher in cements A to C than cements D and E, and was confirmed to be effective for fast neutron attenuation.

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(3)コレマナイトモルタル試験
骨材としてコレマナイトを使用した場合の各セメントの性能評価を目的として、骨材としてコレマナイトを含む基本的に同じ配合のモルタルを作製し、硬化状況等の評価を行った。
(3) Colemanite mortar test For the purpose of evaluating the performance of each cement when using colemanite as an aggregate, mortar with essentially the same composition containing colemanite as an aggregate was prepared, and the curing status, etc. was evaluated. It was.

モルタルの配合は、セメントとコレマナイト(粒径5mm以下、微粒分含む)と珪砂を質量比で1:1:1とし、W/C=0.40の混練水で混練した。混練時には、同程度の流動性となるようにセメントに対して0.5〜1.6%の減水剤を添加した。さらにD以外のセメントについてはセメントに対して0.3%の遅延剤も添加した。   The mortar was blended with cement, colemanite (particle size of 5 mm or less, including fine particles) and silica sand at a mass ratio of 1: 1: 1, and kneaded with kneading water with W / C = 0.40. At the time of kneading, a water reducing agent of 0.5 to 1.6% was added to the cement so as to have the same fluidity. Further, for the cements other than D, a retarder of 0.3% was also added to the cement.

まず、フレッシュモルタルの一部を採取し、間隙水の評価を行った。間隙水の評価のためのモルタルは混練後10分おきに練り返し、混練60分後に遠心分離器により間隙水を採取し、間隙水のpHとホウ素濃度の分析を実施した。その結果が第3表である。セメントDでは12.8を越える高いpHを呈し、ホウ素濃度も他のセメントよりも高いことがわかった。他のセメントはDよりも低いpHであり、ホウ素濃度もDよりも1桁低い程度であった。   First, a portion of fresh mortar was collected and evaluated for pore water. The mortar for evaluation of pore water was kneaded every 10 minutes after kneading, and after 60 minutes of kneading, the pore water was collected by a centrifuge and analyzed for pH and boron concentration of the pore water. The results are shown in Table 3. Cement D was found to have a high pH exceeding 12.8 and a higher boron concentration than other cements. The other cements had a lower pH than D and the boron concentration was an order of magnitude lower than D.

このモルタルを4×4×16cmの型枠に打設して圧縮強度を測定した。混練1日後に脱型して厚手のビニール袋中で所定材齢まで密封養生した。温度は材齢28日までは20℃とし、その後は原子力施設の高温を想定して50℃でさらに28日間養生を継続した。圧縮強度の測定結果を第4表に示す。   The mortar was placed in a 4 × 4 × 16 cm mold and the compressive strength was measured. One day after kneading, the mold was removed and sealed and cured in a thick plastic bag until a predetermined age. The temperature was 20 ° C. until the age of 28 days, and then the curing was continued at 50 ° C. for another 28 days assuming the high temperature of the nuclear facility. Table 4 shows the measurement results of the compressive strength.

低アルカリ性セメントであるA〜Cでは、いずれの材齢においても良好な強度発現を示した。   A to C, which are low alkaline cements, exhibited good strength expression at any age.

セメントDは材齢7日においても硬化しなかったため試験継続を断念した。これは上記間隙水中のホウ素分析結果から、遅延成分であるホウ素の影響と判断される。セメントEは20℃養生では良好な強度を発現したものの、50℃では強度が大きく低下し、高温環境や長期の耐久性においての問題が明らかとなった。   Since cement D did not harden even at 7 days of age, the test was abandoned. This is judged to be the influence of boron as a delay component from the result of boron analysis in the pore water. Although cement E exhibited good strength when cured at 20 ° C., the strength was greatly reduced at 50 ° C., which revealed problems in high temperature environments and long-term durability.

セメントA〜Cを使用したモルタル3種は本発明の実施例であり、セメントDとEを使用した2つのモルタルは比較例である。   Three mortars using cements A to C are examples of the present invention, and two mortars using cements D and E are comparative examples.

Figure 0005729995
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(4)中性子吸収体の性能試験
セメントCを使用してホウ素含有量が異なるモルタルを作製、中性子吸収体としての遮蔽性能および強度特性を評価した。これらのモルタルはいずれも本発明の実施例である。これらのモルタルの配合を第5表に示す。モルタル中のホウ素含有量が20mg/cm、40mg/cm、80mg/cmとなるようにコレマナイト(粒径5mm以下、微粒分含む)と珪砂の比率を変化させた。各モルタルともW/C=0.32、減水剤はセメント比3.0%、遅延剤はセメント比0.3%、と一定にした。また、実際の薄物モルタルパネルを想定して、ガラス繊維を加えて曲げ耐力を補強した。
(4) Neutron absorber performance test Cement C was used to produce mortars with different boron contents, and the shielding performance and strength characteristics of the neutron absorber were evaluated. These mortars are all examples of the present invention. Table 5 shows the blending of these mortars. The ratio of colemanite (particle size of 5 mm or less, including fine particles) and silica sand was changed so that the boron content in the mortar was 20 mg / cm 3 , 40 mg / cm 3 , and 80 mg / cm 3 . Each mortar was kept constant at W / C = 0.32, the water reducing agent was a cement ratio of 3.0%, and the retarder was a cement ratio of 0.3%. In addition, assuming the actual thin mortar panel, the bending strength was reinforced by adding glass fiber.

養生は実際のパネルの製造工程を想定して、初期は蒸気養生とした。蒸気養生の条件は40℃で8時間とし、冷却後に脱型して20℃で湿度60%の湿空養生を引き続き行った。遮蔽試験に供した試験体の湿空養生期間は14日間とした。強度試験は湿空養生3日と14日で実施した。   The curing was assumed to be steam curing in the initial stage assuming the actual panel manufacturing process. The steam curing condition was 40 ° C. for 8 hours, and after cooling, the mold was removed and the wet curing at 20 ° C. and 60% humidity was continued. The wet-curing period of the specimens subjected to the shielding test was 14 days. The strength test was conducted on the 3rd and 14th days of wet air curing.

遮蔽試験用の試験体は100×100mm角のパネル形状とし、厚さは10、20、30mmの3水準を設定した。遮蔽試験は熱中性子ビームで実施し、以下のビーム特性とした。   The specimen for the shielding test was a panel shape of 100 × 100 mm square, and the thickness was set at three levels of 10, 20, and 30 mm. The shielding test was performed with a thermal neutron beam, and the following beam characteristics were obtained.

熱中性子束 :1.6×10n/cm
熱中性子E :n=42meV、nλ=0.14nm
ビームサイズ:20mm×20mm
また測定は、即発ガンマ線分析装置にて中性子透過率を測定する方法で行った。
強度試験は4×4×16cmの試験体で、曲げ強度と圧縮強度をそれぞれ測定した。
Thermal neutron flux: 1.6 × 10 8 n / cm 2
Thermal neutron E: n E = 42 meV, n λ = 0.14 nm
Beam size: 20mm x 20mm
The measurement was performed by a method of measuring neutron transmittance with an prompt gamma ray analyzer.
The strength test was a 4 × 4 × 16 cm specimen, and the bending strength and the compressive strength were measured respectively.

第1図が遮蔽試験の結果である。本発明の中性子吸収体によれば、効果的に中性子を遮蔽することができることがわかる。また、ホウ素含有量と中性子透過率は非常に良い相関を示したが、これは遮蔽の要求性能に応じてコレマナイト量を決定して材料設計できることを意味する。   FIG. 1 shows the result of the shielding test. It can be seen that the neutron absorber of the present invention can effectively shield neutrons. Moreover, the boron content and the neutron transmittance showed a very good correlation, which means that the material can be designed by determining the amount of colemanite according to the required performance of shielding.

すなわち、骨材中のコレマナイト量を遮蔽実験によって定める場合、第1図に示すような設計上の吸収体部材厚さにおける単位体積あたりのホウ素含有量と中性子透過率の関係を導出し、要求される中性子透過率に安全係数を掛けた場合に必要なホウ素含有量から算出することで定めることができる。   That is, when the amount of colemanite in the aggregate is determined by a shielding experiment, the relationship between the boron content per unit volume and the neutron transmittance in the designed absorber member thickness as shown in FIG. It can be determined by calculating from the boron content required when the safety factor is multiplied by the neutron transmittance.

なお、第6表に示すように、曲げ強度および圧縮強度の測定の結果、いずれのコレマナイト量においても、十分な実用強度を有していた。   As shown in Table 6, as a result of the measurement of the bending strength and the compressive strength, all the amounts of colemanite had sufficient practical strength.

Figure 0005729995
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Claims (7)

主たる水和生成物がエトリンガイトとC−S−Hであり、水酸化カルシウムを生成しない低アルカリ性セメントと、コレマナイトを含む骨材とを含むことを特徴とする中性子吸収体。   A neutron absorber characterized in that the main hydration product is ettringite and C—S—H, and includes a low alkaline cement that does not produce calcium hydroxide and an aggregate containing colemanite. 上記低アルカリ性セメントは、アウインを主成分としビーライトを含むアウインクリンカーと、二水石膏又は無水石膏と、高炉スラグを含むセメントであることを特徴とする請求項1に記載の中性子吸収体。   2. The neutron absorber according to claim 1, wherein the low alkaline cement is a cement containing an Au-ink linker containing Auin as a main component and containing belite, dihydrate gypsum or anhydrous gypsum, and blast furnace slag. 上記骨材は、一部又は全部がコレマナイトからなる粒径5mm以下の細骨材、又は前記細骨材と粒径5mmを超え25mm以下の粗骨材からなるものであり、前記細骨材中に含まれる上記コレマナイトは、粒径1mm未満の微粒粉を20重量%以上含むものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の中性子吸収体。 The aggregate, in which some or all may consist consisting particle diameter 5mm or less fine aggregate, or said fine aggregate and exceed a particle size 5mm 25 mm or less coarse aggregate from colemanite, said fine aggregate in The neutron absorber according to claim 1 or 2 , wherein the colemanite contained in the nuclei contains 20% by weight or more of fine particles having a particle diameter of less than 1 mm. 上記粗骨材は、粒径5mmを超え10mm以下の骨材にコレマナイトからなる骨材を含むものであることを特徴とする請求項3に記載の中性子吸収体。4. The neutron absorber according to claim 3, wherein the coarse aggregate includes an aggregate made of colemanite in an aggregate having a particle diameter of more than 5 mm and not more than 10 mm. 上記粗骨材には、コレマナイトからなる骨材は含まず、砕石や砂利からなるものであることを特徴とする請求項3に記載の中性子吸収体。The neutron absorber according to claim 3, wherein the coarse aggregate does not include an aggregate made of colemanite, but is made of crushed stone or gravel. 上記低アルカリ性セメント100重量部に対し骨材が50〜800重量部であり、該骨材中のコレマナイト量が遮蔽計算や照射実験によって必要と定められる量であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の中性子吸収体。 The aggregate is 50 to 800 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the low alkaline cement, and the amount of colemanite in the aggregate is an amount determined by shielding calculation or irradiation experiment. The neutron absorber according to any one of 5 . 上記低アルカリ性セメントは、アウインを主成分としビーライトを含むアウインクリンカーを10〜70重量%、石膏をクリンカー中の石膏量との合計量としてCaSO換算で10〜30重量%、高炉スラグを10〜60重量%、ポルトランドセメントをアウインクリンカー中のビーライト量との合計量として10〜35重量%含み、かつ、アウインクリンカー中のアウイン含有量が20〜80重量%であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の中性子吸収体。 The low alkaline cement is 10 to 70% by weight of the Auink linker containing Auin as a main component and containing belite, 10 to 30% by weight in terms of CaSO 4 as a total amount of gypsum and the amount of gypsum in the clinker, and 10% of blast furnace slag. -60 wt%, Portland cement is contained in a total amount of 10-35 wt% with the amount of belite in the outinklinker, and the Auin content in the outinklinker is 20-80 wt% Item 7. The neutron absorber according to any one of Items 1 to 6 .
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