JPS62235597A - 高エネルギ−粒子遮蔽体 - 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〉 本発明は、原子炉、加速器、アイソトープ利用装置など
から発せられる放射線や電子線等の高エネルギー粒子を
遮蔽するための高エネルギー粒子遮蔽体に関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の高エネルギー粒子遮蔽体としては、例え
ばビームダンプとして直線形加速装置（リニアツク）で
用いられている第８図に示４°ようなものが知られてい
る。このビームダンプは、鋼。

アルミニウムまたは銅製のダンプ２０（例として直径５
０ｃｍｘ長さ８０ｃ＋ａ）内を純水で満たし、上記タン
ク２０を下部の４本の絶縁碍子２１で床Ｆ上に支持する
一方、タンク−喘中央の入射窓２２から矢印！３の如く
入射する高エネルギー電子ビームによって高温となる」
二足純水をタンク２０」二部の熱交換器２３で冷却ずろ
ようにしている。その他、原子炉等では、外部遮蔽壁と
してコンクリートやグラファイトのブロック、地下遮蔽
層として磁鉄鉱か夫々用いられている。

〈発明が解決しようと４゛る問題点〉 ところが、上記リニアツクで用いられているビームダン
プは、遮蔽体としての水の高エネルギー粒子阻止能が小
さいため、多量の電子ビームが入射されろような場合、
タンク２０の容積および熱交換器２３の能力を増太さ仕
たり、鋼、アルミニウムあるいは銅の遮蔽板を併用しな
ければならないという欠点がある。また、タンク２０が
鋼製の場合は、放射線等の照射により水が分解して水素
イオンを生じ、水中の水素イオン濃度の増加に伴って鋼
が脆化して、タンクが破壊する危険らある。

また、タンク２０が銅製の場合は、銅が純水に溶けるた
め、板厚減少によるタンクの破壊を惹起１−る恐れがあ
る。一方、」二足原子炉等で用いられろコンクリ−１・
やグラファイトのブロックは、水と同様に高エネルギー
粒子阻止能が小さいうえ、グラファイトは放射線等にｊ
；り一旦放射化すると半紘期が長いため問題が多い。ま
た、地Ｆ遮蔽層としての磁鉄鉱ら、放射化すると地下水
を汚染する恐れがある。

そこで、本発明の目的は、高エネルギー粒子阻＋１能の
大きい遮蔽材を効率良く冷却°４゛ることによって、簡
素で小型な構成でもって放射化による環境汚染や容器の
破壊の恐れがなく長期間使用でさる安価な高エネルギー
粒子遮蔽体を提供することである。

〈問題点を解決するための手段〉 発明者らは、放射線阻止能は大きいが、熱伝導が悪いた
め溶融しやずく、従来ｒＴ効な冷却方法がないためこの
種の遮蔽体として１１１用されていなかった鉛、ハラフ
ィン、ビスマス等のエネルギー吸収材に若目し、この吸
収材を効率良く冷却する方法を鋭意研究した結果、本発
明を構成するに至った。

本発明の高エネルギー粒子遮蔽体は、金属板を高さの均
一な連続した波形に成形してなる波形フィンまたは・１
４板フインの高さ方向の両端面および四周側面を同一金
属からなる外壁で囲／しで、上記波形フィンまたは平板
フィンと外壁おにび外壁用ｌｚの接触部を接合ずろとと
らに、上記波形フィンまたは平板フィンと外壁で仕切ら
れる各密閉空間の少なくとも一部の密閉空間に鉛、パラ
フィン、ビスマス等のエネルギー吸収材を充ｒｌ＋、て
なるダンパー部を冷却容２：）内に配設して、上記冷却
容器内をｌ’ｌ流４°る冷媒でＬ記吸収祠を上記外壁お
よび波形フィンまたは平板フィンを介して冷却ずろよう
にしたことを特徴とする。

く作　川〉 冷却容器に入射した高」、ネルギー位子は、この冷却容
器内のダンパー部の波形フィンまたは・ト板フィンと外
壁で仕切られた密閉空間：こ充填されたエネルギー吸収
＋４に、ｊ；って紘哀さＵ“られ、阻＋Ｌｔｔられろ。

一方、−１−記密閉空間に充ｉｎされたエネルギー吸収
材は、上記高エネルギー粒子からエネルギーを吸収し、
温度が上昇して溶融しようとずろが、仮に溶融しても密
閉されているため上記ダンパー部外へ流出するようなこ
とは乙らろんなく、上記冷却容器内を貫流する冷媒に接
する上記外壁および波形フィンまたは平板フィンを介し
て冷却され、固体状態を維持したまま高エネルギー粒子
を有効に遮蔽ずろ。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明による高エネルギー粒子遮
蔽体の夫々斜視図および縦断面図であり、■は純アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金板を均−高さの連続した
波形に成形した波形フィン、２は上記純アルミニウムま
たはアルミニラ１４合金板からなり、上記波形フィン１
の高さ方向の両端面および四周側面を取り囲むととらに
上記波形フィンＩとの接触部３ａ、３ａ’、３ｂ、３ｂ
’などをろう接された外壁、４．ｌＩ、・・・は上記波
形フィンＩと外壁２で仕切られる各密閉空間に充填され
たエネルギー吸収材、５は」二足波形フィン１．外壁２
およびエネルギー吸収材４から形成されろタンパ一部、
６．６゛は」ユ記純アルミニウムまたはアルミニウム合
金を碗状に成形してなり、上記ダンパー部５の上下の外
壁２　ａ、　２　ａ’の周辺に周辺部か夫々ろう接され
た冷却容器としてのヘッダ、７．７°は上記ヘッダ６．
６°に設けた冷却水入口、８．８°は上記ヘッダ６．６
°に設けた冷却水出口である。

上記ダンパー部５は、波形フィン１の第２図に示す高さ
方向の両端面、左右側面および後方側面を、シリコンを
含むアルミ合金のろう材等で表面をクラッドした各外壁
２ａ、２ａ’、２ｂ、２ｂ’、２ｃで取り囲んで保持し
つつ、ろう骨用の特殊塩浴に浸漬することによって一体
かつ完全にろう付けし、付性塩類を洗い流した後、波形
フィ〉・ｌと外壁２で区切られろ各空間にエネルギー吸
収材を一杯に流し込んで凝固させ、次いで前方側面を外
壁２ｃ’（第１図参照）で塞いで、この外壁２ｃ’の周
辺と外壁２ａ、２ａ’、２ｂ、２ｂ’をトーチろう付し
てなる。

上記外壁２ｃ’と接触する上記波形フィンＩの前面は、
囲りの外壁２ａ、２ａ’、２ｂ、２ｂ’の端面より僅か
に突出しており、上記１・−チろう付けにｊ；って上記
外壁２ｃ’に密若するため、各空間に流し込まれたエネ
ルギー吸収材４は、仮に溶融してらｈ：いに完全に分離
される。そして、ダンパー部５内のエネルギー吸収材４
は、冷却水入ロア、７°から流入し、ヘッダ６．６°内
を貫流して冷却水出［１８゜８°から流出ず４冷却水（
第２図中矢印参照）によって、外壁２　ａ、　２　ａ’
およびこれらにろう接された波形フィン！を介して冷却
されるようになっている。

上記構成の高エネルギー粒子遮蔽体の作用を次に述べる
。

ダンパー部５の外壁２ｂに垂直に入射した放射線等の高
エネルギー粒子（第１図矢印１３参照）は、ダンパー部
内のエネルギー吸収材４（第２図参照）によって減衰さ
けられ、阻止けられる。一方、上記エネルギー吸収材４
は、上記高エネルギー粒子からエネルギーを吸収して昇
温しようとするが、それを取り囲む熱伝導度の高い純ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金製の波形うイン！お
よび外壁２ａ、２ａ’を介して、ヘッダ６．６°内をｖ
ｒ流ずろ冷却水に、１２って効率良く冷却され、溶融す
ることなく高い阻止能を有する固体状態のままで高エネ
ルギー粒子を有効に遮蔽する。また、エネルギー吸収材
４は各密閉空間内に閉じ込められているので、冷却水供
給に支障が生じたりして仮にエネルギー吸収材４が溶融
したとしてら、溶融エネルギー吸収材が他の密閉空間に
流れ込んだり、ダンパー部５外へ流れ出ずようなことは
ｔ、ちるんない。

なお、エネルギー吸収材４の昇温による熱膨張が問題に
なる場合は、第３図に示ずＪ、うに、ダンパー部５内の
各密閉空間の上下端に粒状のエネルギー吸収材９を充填
して熱膨張に対する緩衝帯を作ることもできる。

」二足実施例では、波形フィンｌを純アルミニウムまた
はアルミニウム合金とし、外壁２を表面をシリコンを含
むアルミ合金等のる・）材でクラブトした−１；記純ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金とずろとと乙に、上
記波形フィン１と外壁２の大部分をろう骨用の特殊塩浴
に浸漬してろう接しているので、エネルギー吸収体４か
ら冷却水への熱伝導が極めて良好になって遮蔽体を小型
化できるうえ、ろう付したダンパー部が堅牢になるほか
、ダンパー部が大量の浸漬ろう接により能率的かつ安価
に製作できるなど多くの利点がある。

第４図（ａ）　、　（ｂ）は、第１図に示した高エネル
ギー粒子遮蔽体の変形例の縦断面図であり、この変形例
では、波形フィン１と外壁２ａ、２ａ’、２ｂ、２ｂ’
。

２　ｃ、　２　ｃ’で仕切られる各密閉空間に１つおき
にエネルギー吸収材４を充填し、エネルギー吸収材を充
填していない空間！０は、上方の外壁２ａに設けた貫通
穴ｔ　１．１　＋、・・・によってヘッダ６の内部と連
通させてダンパー部５を形成している。上記変形例にお
いては、エネルギー吸収に４は、上記貫通穴１１を経て
空間ｌＯ内を矢印で示す如く循環する冷却水によって、
波形フィン！を介して直接冷却される。

第５図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明により高エネルギ
ー拉♀遮蔽体の他の実施例の縦断面図である。この実施
例では、波のピッチに比べて波の高さがそれ程大きくな
い純アルミニウムまたはアルミニウム合金製の波形フィ
ン１３．Ｉ３を、波の連なる方向を上下に向けて左ｔｉ
両側に並べて配置し、この波形フィン１３．１３の高さ
方向の両端面合同材質の外壁２ｂ、１２ｂおよび２ｂ’
、Ｉ２ｂ’で、前後両側面を同様の外壁２ｃ’および２
ｃで、上下両端面を同様の外壁１２ａ、１２ａ’で夫々
取り囲んで、これらの接触部をろう付けし、波形フィン
１３と上記各外壁で仕切られろ各密閉空間にエネルギー
吸収材４を充填して、上記外壁２ｂ、２ｂ’、２ｃ、２
ｃ’が外殻になるようにダンパー部５を形成している。

このダンパー部５の中心を上下に貫く空間を区画する上
記外壁１２ｂ、１２ｂ’には、この外壁よりも幅の狭い
同様の波形フィン１４を波形フィン１３と同じ方向に嵌
め込んで、これらの接触部をろう接ずろ一方、上記ダン
パー部５の上端に冷却水入口１６を有するヘッダ１５を
、下端に冷却水出口Ｉ７を有するヘッダ１５°を夫々ろ
う接している。

上記他の実施例においては、エネルギー嘘収材４は、図
中の矢印で示す如く上記冷却水人口１Ｇから流入し、ダ
ンパー部５内をＩＴＩＡＬで冷却水出口１７から流出す
る冷却水によって、外壁１２ｂ、１２ｂ’、　Ｉ　２ａ
、　ｌ　２ａ’およびこれらにろう接された波形フィン
１３．１４を介して冷却される。

第６図（ａ）　、　（ｂ）は、上記他の実施例の変形例
の縦断面図であり、この変形例では、波形フィンＩ３、
Ｉ３を波の連なる方向を左右に向けて前後両側に並べて
配置し、高さ方向の両端面を外壁２ｃ。

１２ｂ°および２ｃ’、Ｉ２ｂ’で、左右両側面を外壁
２ｂおよび２ｂ’で、上下両端面を外壁１２ａ、Ｌ２ａ
’で夫々取り囲み、外壁１２ｂ、１２ｂ’にこの外壁と
同一幅の波形フィン１４を嵌め込んだ点を除いて、第５
図（ａ）、（ｂ）に示した他の実施例と同じ構成である
。上記変形例におけるエネルギー吸収材、１の冷却ら、
前述の第５図（ａ）　、　（ｂ）で述べたと同様に行な
われる。

上記他の実施例および６変形例でら、その基本的構成は
、最初に述べた実施例と異ならないので、前述と同様の
多くの利点がある。

なお、上記各実施例および各変形例では、波形フィン、
外壁およびヘッダの材質を純アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金としたが、これを用途に応じてステンレス鋼
等にすることらでき、接合方法を浸漬ろう付に限らず、
真空ろう接やトーチろう付や不活性ガスシールド溶接な
どを用いることができろ。また、冷却能力を高めるため
冷却水の循環系に冷凍機を設けてらよい。また、波形フ
ィンの変形例として第７図に示すように平板フィン１８
をスペーサ１９で保持した状態でろう接することらでき
る。

〈発明の効果〉 以］：の説明で明らかなように、本発明の高エネルギー
粒子遮蔽体は、金属板を高さの均一な連続した波形に成
形してなる波形フィンまたは平板フィンの高さ方向の両
端面および四周側面を同一金属からなる外壁で囲んで、
上記波形フィンまたは平板フィンと外壁および外壁相互
の接触部を＃：′２合ずろとと６に、上記波形フィンま
たは平板フ７・ンと外壁で仕切られる６密閉空間の少な
くとム一部の密閉空間にエネルギー吸収材を充填してな
るダンパー部を冷却容器内に配設して、上記冷却容器内
をＶｘ流する冷媒で上記エネルギー吸収材を上記外壁お
よび波形フィンまたは平板フィンを介して冷却するよう
にしているので、放射線阻止能の大きいエネルギー吸収
材によって高エネルギー粒子を極めて有効に減衰・遮蔽
でき、またエネルギーを吸収して昇温するエネルギー吸
収材を金属の波形フィンまたは平板フィンや外壁を介し
て冷媒で効率良く冷却できて、遮蔽体を小型化、低廉化
でき、仮にエネルギー吸収材が溶融したとしてら外部へ
翻洩せず環境汚染を起こすことがなく、高エネルギー粒
子の遮蔽に昔しい効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の縦断面図、第３図は第２図のダンパー部の変形例を
示す図、第４図（ａ）、（ｂ）は第２図の変形例の縦断
面図、第５図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の他の実施例
の縦断面図、第６図（ａ）　、　（ｂ）は第５図の変形
例の縦断面図および横断面図、第７図（よ本発明の平板
フィンを示す模式図、第８図は従来の高エネルギー粒子
遮蔽体の側面図である。 １．１３．１４・・・波形フィン、 ２（２ａ、２ａ’、２ｂ、２ｂ’、２ｃ、２ｃ’）、　
Ｉ　２ａ、　Ｉ　２ａ’。 ＋２ｂ、１２ｂ’・・・外壁、４・・・エネルギー吸収
材、５・・・ダンパー部、６．６°、１５，１５°・・
・ヘッダ、７．７’、１６・・・冷却水人口、８．８°
、＋７・・・冷却水出口。 特許出願人　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　Ｉｌｔ　＋１＋　　葆　ばか２名１１３
図 第４１！５ （ｂ）　　　　　　　　　　　　　（０）第５１１ （ｂ）　　　　　　　　　（ａ） 第６６ｇ 言眞

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属板を高さの均一な連続した波形に成形してな
   る波形フィンまたは平板フィンの高さ方向の両端面およ
   び四周側面を同一金属からなる外壁で囲んで、上記波形
   フィンまたは平板フィンと外壁および外壁相互の接触部
   を接合するとともに、上記波形フィンまたは平板フィン
   と外壁で仕切られる各密閉空間の少なくとも一部の密閉
   空間に鉛、パラフィン、ビスマス等のエネルギー吸収材
   を充填してなるダンパー部を冷却容器内に配設して、上
   記冷却容器内を貫流する冷媒で上記鉛、パラフィン、ビ
   スマス等のエネルギー吸収材を上記外壁および波形フィ
   ンまたは平板フィンを介して冷却するようにしたことを
   特徴とする高エネルギー粒子遮蔽体。
2. （２）上記特許請求の範囲第１項に記載の高エネルギー
   粒子遮蔽体において、上記波形フィンまたは平板フィン
   と外壁および外壁相互の接触部の接合が、ろう接または
   溶接で行なわれることを特徴とする高エネルギー粒子遮
   蔽体。
3. （３）上記特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   高エネルギー粒子遮蔽体において、上記金属板がアルミ
   ニウムおよびその合金であることを特徴とする高エネル
   ギー粒子遮蔽体。