JPH0244295A - 中性子遮蔽材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ この発明は高速中性子を含む中性子の遮蔽材料に関する
もので、特に、使用済み核燃料の輸送、貯蔵容器として
使用されるキャスクの高速中性子遮蔽材料に関する。

［従来技術］ 中性子遮蔽材料としてポリエチレン、塩素化ポリエステ
ルまたはエポキシ樹脂の中に硼素（Ｂ）を分散させた材
料が市販されている。ポリエチレンは板または棒状のも
のを機械加工し、塩素化ボリエステルまたはエポキシ樹
脂は型に注入して所定の形状の遮蔽材料としている。

材料中に含まれる水素が高速中性子を減速させて熱中性
子とし、硼素が熱中性子を吸収して中性子源から放出さ
れる中性子を遮蔽している。

［発明が解決しようとする課１１！］ しらしながら、従来の遮蔽材料でキャスクからの高速中
性子を遮蔽するには遮蔽能力が不十分で、その使用にあ
って遮蔽材料の厚さを厚くする必要があり、キャスクの
製作、運搬にコストが嵩み、その低減が強く要求されて
いる。また、キャスクのように使用目的によっては難燃
性または機械強度を要求されるが、従来の遮蔽材料はこ
の点のついても不十分であった。一般に遮蔽能力の高い
遮蔽材は、キャスクに限らず遮蔽物の製造または構築に
極めて有用である。

本発明は上記の事情に鑑み、遮蔽能力の高い中性子遮蔽
材料を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段、作用］ 本発明による中性子遮蔽材料は高分子材料に、熱中性子
吸収材であるサマリウム（Ｓｍ）　、ユーロピウム（Ｅ
ｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ディスプロシウム（Ｄｙ
）の金属またはその化合物（鉱物状態も含む）よりなる
群より少なくとも一つの物質を混入していることを特徴
とする。

中性子源より放射された高速中性子は高分子材料中の水
素により減速されて熱中性子となり、減速された熱中性
子または中性子源より放射された熱中性子は前記熱中性
子吸収材により吸収される。

［実施例］ 高分子材料に熱中性子吸収材を混入した各種の材料につ
いて、その遮蔽能を検討した。試験条件はＤ−Ｔ反応に
より放出される高速中性子を中性子源とし、前記材料を
試験材として厚さｌ　ｃｒａに切りだし、これを中性子
源と中性子測定器の間に配置した。試験材を透過する中
性子の量を測定し、標準の材料に対する比の逆数として
遮蔽度比を求め、これをもとに試験材の評価を行った。

これについて以下に試験１乃至試験５として説明する。

試験　１ ビスフェノール系エポキシ樹脂（硬化剤アミン系）に希
土類元素およびポリオレフィン樹脂粉末お上ひ離燃剤（
有機塩素化物と助剤として酸化アンチモン）を第１表に
示す配合で反応硬化させた。この結果を第１表に示す。

こノしにより、Ｂに替えてＧｄ、Ｅｕ、Ｓｍを添加した
ことにより特に熱中性子に対する遮蔽能の向にかみられ
る。Ｄｙは当初、効果は低いが熱中性子吸収後らなお吸
収能を有するものとなるので、長期的には効果が大きい
と考えられる。

ここで、本実施例の表に記載した樹脂その他の化合物の
略号をまとめて説明する。

ＰＥ−ポリエチレン、　ＰＰ−ポリプロピレン　、　６
−ナイロン　６゜ｆ’Ｖｃ　　＝　塩化ビニール、　Ｐ
Ｓ−ポリスチレン、Ｐ　Ｅ　Ｅ　ｋ二、ｆリエ−チルエ
ーテルケトン　、Ｐｈ＝７Ｌノール　樹脂、５ｉＲ＝シ
リコンｊ１１ＣＬ＝塩素有塩素台物、Ｂｒ　−奥　素　
１ヒ　合　１勿　。

第１表 試験２ この試験の高分子材料はヘッド酸系の塩化ポリエステル
（硬化剤としてＭＥＫＰＯ，反応促進触媒としてナフテ
ン酸コバル）・を含む）、水酸化アルミニュムもしくは
水酸化マグネシュムの粉末（直径１〜５０μ纏）、およ
びポリオレフィン粉末からなり、これに熱中性子吸収材
を配合して硬化させて中性子遮蔽材料とした。

水酸化アルミニュムもしくは水酸化マグネシュムは難燃
化処理剤で特に防煙性に優れたものであり、ポリオレフ
ィンは高分子材料の中でも水素密度が高いので高速中性
子の減速に有効であると考えられる。言い換えれば、高
速中性子の減速能を同じとすれば、その分、熱中性子吸
収材を入れることができるので、熱中性子性子吸収能が
増加する。

第２表からＧｄ、Ｅｕ、Ｓｍの添加で特に熱中性子に対
して遮蔽能の向上がみられ、また、ポリオレフィンの添
加の効果は、第２表の試験陽８のポリオレフィンを添加
しない試験材とこれを添加した試験慮１〜７の試験材と
を高速中性子の遮蔽度比について比較することにより明
らかである。

第２表 試＠３ 中性子吸収材の表面をシランカップリング剤でコーティ
イングするシラン処理の効果を調べた試験である。第３
表で１ｌｋＬ１．１ｌｌｌＬ２の試験はシラン処理の有
無を比較したもので、この材料は試験１のＮ１Ｌ３の試
験材と同じものである。シラン処理は液状高分子材料と
の濡れ性を向上させ、中性子吸収材の凝集および沈降を
防止する。

第３表で試験Ｎ［Ｌ　２のシラン処理をしない試験材で
は、熱中性子吸収材が凝集して大きな粒子となる（大き
いものは径１〜２鰭）ので偏在し易い。

このため、シラン処理をした取１の試験材と比較して、
磁２の試験材は熱中性子遮蔽能が低くなったものと考え
られる。

なお、解こう（膠）または保護コロイド作成の作用によ
り中性子吸収材を分散させるアルキルリン酸塩、有機ス
ルフォン酸塩またはポリオキシエチレン系エーテル類な
どを用いるとより均一な分散状態が得られた。

第３表 試験４ 熱可塑性のプラスチックに希土類元素を添加した表４の
配合で練り込み、高分子材料としてハロゲン化した有機
材（ＰＶＣ）および塩素有機化合物（ＣＬ）を添加した
材料について検討した試験である。ハロゲン化有機材は
難燃性を与えるもので、特に自己消化性に優れている。

第４表の結果からみて、この材料についても本実施例の
熱中性子吸収材Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍの添加の効果は明らか
である。

笛　、ｉ　　カ 試験５ エポキシ樹脂（試験１の階３）、ポリエステル樹脂（試
験２の階５）およびポリエチレン（試験４のＮａ２＞を
それぞれシラン処理したガラス繊維またはガラスクロス
により複合化したものを作成しくガラスクロスについて
は積層により複合化）、比較材として作成した複合化し
ない試験材とともにドイツ規格ＤＩＮ３０６７０の針貫
入試験を行った。この結果を第５表に示す。この表で針
貫入試験における針侵入度はけ２３℃５１００ｋｇ／−
の荷重で２４時間後の値をとり、Ｎα１の材料を１とし
た値である。第５表の結果は、繊維強化により荷重に対
する変形抵抗が向上したことを示している。

第５表 ［発明の効果コ 請求項１の材料においては、高速中性子を減速させる水
素の多い高分子材料中に、従来例の硼素に替えて熱中性
子吸収能の大きい熱中性子吸収材を添加したので、高速
中性子を含む中性子に対する遮蔽能が向上される。

請求項２の材料によれば、添加した希土類元素が分散剤
により沈降しに＜＜、均一に分散される。

請求項３の材料によれば、熱中性子吸収材はシランカッ
プリング材でコーティングしであるので、高分子材料中
に均一に分散され、熱中性子に対する吸収効率が向上さ
れる。

請求項４の材料によれば、アルカリ土類金属またはアル
ミニュウムの水酸物を添加するので、燃焼時の低煙化お
よび塩素ガス吸収の効果が期待される。

請求項５の材料によれば、ポリオレフィン樹脂の粉末を
添加するので、水素濃度が高くなり、高速中性子の減速
効率を高め、または減速能を低下させずに熱中性子吸収
材の混入量を増加させて熱中性子吸収能を向上すること
ができる。

請求項６の材料によれば、ハロゲン化した有機材料を有
するので、自己消火性に富み難燃性が向上される。

請求項７の材料によれば、繊維または布で複合強化され
であるので、熱応力または外部からの応力による変形が
少ない。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子材料中に、熱中性子吸収材であるサマリウ
   ム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇ
   ｄ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）の金属またはその化合
   物（鉱物状態も含む）よりなる群より少なくとも一つの
   物質を混入してなる中性子遮蔽材料。
2. （２）高分子材料は熱中性子吸収材の沈降防止用分散剤
   を添加した液状高分子材料である請求項１に記載の材料
   。
3. （３）熱中性子吸収材は、その表面をシランカップリン
   グ剤でコーティングしたものである請求項１に記載の材
   料。
4. （４）高分子材料はアルカリ土類金属の水酸化合物また
   はアルミニュウムの水酸化合物を添加したものである請
   求項１に記載の材料。
5. （５）高分子材料は液状高分子材料にポリオレフィン樹
   脂の粉末を添加したものである請求項１に記載の材料。
6. （６）ハロゲン化有機材料を含む請求項１に記載の材料
   。
7. （７）繊維または布で複合強化された請求項１に記載の
   材料。