JPS6253080B2

JPS6253080B2 -

Info

Publication number: JPS6253080B2
Application number: JP3284681A
Authority: JP
Inventors: Noboru Yamazaki; Taichi Yabe; Tadao Hatsutori
Original assignee: Kimura Chemical Plants Co Ltd
Current assignee: Kimura Chemical Plants Co Ltd
Priority date: 1981-03-07
Filing date: 1981-03-07
Publication date: 1987-11-09
Also published as: JPS57147095A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は中性子の遮蔽材に関するものである。原子炉、核燃料再処理工場、サイクロトン装置
あるいは放射性同位元素等からの中性子は、エネ
ルギーが高く、強力な透過力を有し、かつ他の物
質と衝突するとガンマ線を発生し人体に重大な障
害をあたえるため、この中性子を安全確実に遮蔽
する材料が要望される。中性子のうち高速中性子は、ほぼ同じ質量の水
素原子と衝突することによりエネルギーが吸収さ
れ効果的に減速されるので水素原子密度の高い物
質が高速中性子の遮蔽に有効である。したがつて
従来、中性子の遮蔽材としては、水、パラフイ
ン、またはポリエチレン、ポリプロピレン等のポ
リオレフイン系合成樹脂が使用される。しかし乍
ら、水等の液体は取扱上その用途は限定され、ま
たポリエチレン等のポリオレフイン系合成樹脂
は、その使用目的の形状にあらかじめ成形加工を
施こす必要があり、そのための成形用機器、金型
等に多額の経費を必要とし、またブロツクとして
積上げ使用するとしてもその間隙を充填する目地
に問題があり、また複雑な形状のものを製作する
ことは困難である。このような難点を解決するた
め、ポリエチレン粉末にエポキシ樹脂、あるいは
不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を加え
硬化させる方法が提案実施されるが耐熱性、耐燃
性に欠けているため、100℃以上の高温雰囲気に
おける使用、あるいは不慮の火災事故等に際して
は安全性に重大な欠陥を有し、特に核燃料、放射
性物質輸送容器の中性子遮蔽材として使用する場
合、科学技術庁告示の技術基準値を満足すること
は不可能である。本発明は上記のような従来の中性子遮蔽材の欠
点を解決するもので、本発明はハロゲン化不飽和
ポリエステル樹脂にポリオレフイン系合成樹脂粉
末と硼酸亜鉛粉末とを配合、あるいは更に水酸化
アルミニウム粉末および／または酸化アンチモン
粉末とを配合、均一に分散させた後硬化剤を添加
して硬化させることを特徴とする中性子遮蔽材で
あつて、特殊の金型を必要とせず、木材、石膏等
の簡易な型で所要の形状にプレキヤスト、あるい
は現場で注型、充填等任意に加工することが可能
であり、更に目地、またはパテとしても使用可能
で、かつ耐熱性、耐燃性のすぐれた中性子遮蔽材
を提供するものである。以下、本発明を詳細に説明する。本発明の実施において用いるハロゲン化不飽和
ポリエステル樹脂としては熱変形温度（HDT）
130℃以上の塩素化不飽和ポリエステル樹脂、臭
素化ポリエステル樹脂が挙げられる。これ等のハ
ロゲン化不飽和ポリエステル樹脂は中性子を遮蔽
する水素原子源として有効であると同時にポリオ
レフイン系合成樹脂、硼酸亜鉛、水酸化アルミニ
ウム、酸化アンチモン粉末の結合剤として作用
し、更に耐熱性、および耐燃性を付与する。
HDTが130℃より低いと高温雰囲気においてクラ
ツクを発生し局部的に中性子が漏洩するおそれが
ある。本発明においてはこれらの不飽和ポリエス
テル樹脂の内、比較的水素原子密度の高い塩素化
不飽和ポリエステル樹脂を使用することが好まし
い。尚、ハロゲン化不飽和ポリエステル樹脂に対
し、10〜50重量％のビニルエステル樹脂を添加す
ると更に、耐熱性を向上させることができる。ポリオレフイン系合成樹脂粉末としてはポリエ
チレン、またはポリプロピレン粉末が用いられ
る。ポリエチレン、ポリプロピレンはいずれも遮
蔽材の水素原子密度を上昇させるための水素原子
源として有効である。その粒径は2000μ以下が好
ましく用いられる。2000μをこえると高温雰囲気
でクラツクを発生するおそれがある。硼酸亜鉛は遮蔽材に耐燃性を付与すると同時に
ガンマ線量率を低下させるために極めて効果が大
きい。すなわち、硼酸亜鉛は約450℃で水を脱離
し炎を消す効果を示すと共に、加水分解してハロ
ゲン化不飽和ポリエステル樹脂のハロゲンと反応
して塩化亜鉛と硼酸が生成し、この両生成物が燃
焼抑制に効果を示すものと考えられる。更に、含
有する硼素原子は熱中性子を吸収し、遮蔽材のガ
ンマ線量率を著しく低下せしめる効果がある。酸化アンチモン（Sb₂O₃）はハロゲン化不飽和
ポリエステル樹脂に配合することにより高温度に
おける樹脂の耐燃性に効果を示す。すなわち、酸
化アンチモンは約500℃をこえると活性化し、ハ
ロゲン化不飽和ポリエステル樹脂のハロゲンと反
応しハロゲン化アンチモンを生成しこれが難燃化
効果に寄与すると推定される。水酸化アルミニウムは結晶水の形で約35％の水
を含み、これが200℃付近で急激な脱水分解反応
を起すと同時に多量の熱を吸収し難燃化に効果を
示すもので、比較的低温度における耐燃性に寄与
する。尚、上記硼酸亜鉛、酸化アンチモン、および水
酸化アルミニウムとしては、粒度約50μ以下の粉
末が使用される。次に、上記各物質の配合割合について説明する
と、本発明の実施にあたつては、その中性子遮蔽
材に要求される各種の性能、すなわち耐熱性、耐
燃性、および中性子遮蔽能等それぞれの各種条件
に応じた適当なバランスする配合割合がある。すなわち、ハロゲン化不飽和ポリエステルの配
合量は配合物に対し30〜80重量％（以下、％と略
記する）、好ましくは40〜60％である。30％より
少ないと耐熱性が低下しクラツクが発生するおそ
れがあり、80％をこえると水素原子密度が低下し
中性子遮蔽能が低下すると同時に耐燃性が低下す
る。ポリオレフイン系合成樹脂粉末の配合量は５〜
30％の範囲で用いられる。５％より少ないと遮蔽
材の水素原子密度が低下し、30％をこえると耐熱
性、および耐燃性を低下させるおそれがある。本発明において、遮蔽材が特にガンマ線量率の
低下を要求される場合、硼酸亜鉛のみ単独に配合
する。その配合量は10〜50％、好ましくは20〜40
％である。10％より少ないと耐燃性が低下し50％
をこえると中性子遮蔽能が低下する。遮蔽材のガンマ線量率の低下がそれほど要求さ
れない場合は、硼酸亜鉛の配合量を５〜30％と
し、更に酸化アンチモン、または／および水酸化
アルミニウムを３〜40％配合する。特に水酸化ア
ルミニウムは価格が安価であるため経済的見地か
らこれを配合すると有利である。本発明の中性子遮蔽材は、上記したようにハロ
ゲン化不飽和ポリエステル樹脂にポリオレフイン
系合成樹脂粉末、および硼酸亜鉛粉末を配合、あ
るいは更に水酸化アルミニウム粉末、および／ま
たは酸化アンチモン粉末を配合し充分に撹拌して
均一に分散させた後、硬化剤を添加し硬化させる
ことにより得られる。使用する硬化剤および硬化
条件はハロゲン化熱硬化性樹脂の種類に応じ任意
に選択でき、公知の硬化剤と硬化条件でよい。
尚、本発明の中性子遮蔽材は密度の異なつた材料
を数種混合するので、これら材料の沈降防止の目
的で配合物にグラスチヨツプ、またはマイクロバ
ルーンを0.1〜2.0％の範囲で添加するとより均質
な遮蔽材を得ることが出来る。また、硬化に際しては木材、石膏等の簡易な型
に注入することにより所要の形状にプレキヤスト
してもよく、あるいは現場で注型、充填等任意に
加工してもよい。本発明は以上のように構成され、本発明の中性
子遮蔽材の水素原子密度は最低4.7×10²²atms／
cm³以上で良好な中性子遮蔽能を有し、その耐熱温
度は常用150℃以上を示し、従来のポリエチレン
等を主成分とする中性子遮蔽材と比較し極めて大
きく、また耐燃性は殆んど不燃性であり、核燃
料、放射性物質輸送容器に関する科学技術庁告示
の技術基準の内、800℃、30分間の燃焼試験条件
を満足する。更に、特殊の金型を必要とせず、簡易な型で所
要の形状にプレキヤスト、あるいは注型、充填等
任意に加工することが可能であり、また目地、パ
テとしても使用できる。実施例１塩素化不飽和ポリエステル樹脂（Ｈ−197、昭和
高分子（株）製） 50.0％ポリプロピレン（粒径、28メツシユ通過）（ノー
ブレンTA−5KX、三菱油化（株）製） 14.0％水酸化アルミニウム（ハイジライト、H32、昭和
電工（株）製） 21.8％酸化アンチモン（日本精鉱（株）製） 7.0％硼酸亜鉛（ZB・2335、米国ボラツクス社製）
7.0％グラスチヨツプ（約６ｍ／ｍ）（CS−06MB−
498A旭フアイバーグラス（株）製） 0.2％上記配合物を撹拌して均一な分散液とした後促
進剤としてコバルト−Ｎ（１％Co、昭和高分子
（株）製）と硬化剤としてパーメツクＮ（日本油
脂（株）製）とを配合物に対しそれぞれ1.0％添
加し、更に撹拌し成形硬化した。以上の処理によつて得られた樹脂の水素原子密
度は4.8×10²²atms／cm³で、熱老化テスト（150
℃）を行なつたが60日経過してもクラツクは発生
しなかつた。また、ASTM Ｄ−635に準じ燃焼
テストを行なつたが、燃焼テスト終了直後炎は直
ちに消火した。実施例２臭素化不飽和ポリエステル樹脂（Ｓ−510、昭和
高分子（株）製） 50.0％ポリエチレン（粒径、14メツシユ通過）（ユカロ
ンHD−X20、三菱油化（株）製） 14.0％水酸化アルミニウム（実施例１と同じ） 19.8％酸化アンチモン（実施例１と同じ） 6.0％硼酸亜鉛（実施例１と同じ） 10.0％グラスチヨツプ（実施例１と同じ） 0.2％上記配合物を実施例１と同様に操作して硬化し
た。得られた樹脂の水素原子密度は4.7×
10²²atms／cm³で、実施例１と同様熱老化テストを
行なつたが、60日経過してもクラツクは発生せ
ず、燃焼テストにおいても終了後、炎は直ちに消
火した。実施例３

【表】上記試験番号１〜４の組成の配合物を実施例１
と同様に処理して得た樹脂につき、実施例１と同
様に熱老化テストを行なつたが、60日経過しても
クラツクは発生しなかつた。また燃焼テストを行
なつたが、消火までの時間は、試験番号１の樹脂
は10秒、番号２は２秒、番号３および４の樹脂
は、いづれも０秒で、その水素原子密度は、それ
ぞれ5.1、4.9、4.8、4.7×10²²atms／cm³であつた尚、本実施例において使用した各種成分は実施
例１と同じものである。実施例４

【表】上記試験番号５〜８の組成の配合物を実施例１
と同様に処理して得た樹脂につき、実施例１と同
様に熱老化テストを行なつたが、60日経過しても
クラツクは発生せず、燃焼テストにおいても終了
直後、炎は直ちに消火した。また、これらの樹脂
の水素原子密度はいづれも4.7×10²²atms／cm³以
上であつた。尚、本実施例に使用した各種成分は実施例１と
同じものである。実施例５

【表】

【表】上記試験番号９〜12の組成の配合物（使用した
ビニルエステル樹脂はＲ−806、昭和高分子
（株）製；他の成分は実施例１と同じ）を実施例
１と同様に処理して得た樹脂につき実施例１と同
様に熱老化テストを行なつたが60日経過してもク
ラツクは発生しなかつた。また燃焼テストの結果
は次表の通りであつた。

【表】なお上記樹脂の水素原子密度は4.9〜5.2×
10²²atms／cm³であつた。

Claims

【特許請求の範囲】１ハロゲン化不飽和ポリエステル樹脂（熱変形
温度130℃以上）30〜80重量％、ポリオレフイン
系合成樹脂粉末５〜30重量％、および硼酸亜鉛10
〜50重量％よりなる配合物を硬化してなる中性子
遮蔽材。２ハロゲン化不飽和ポリエステル樹脂（熱変形
温度130℃以上）30〜80重量％、ポリオレフイン
系合成樹脂粉末５〜30重量％、硼酸亜鉛５〜30重
量％、および水酸化アルミニウムおよび／または
酸化アンチモン３〜40重量％よりなる配合物を硬
化してなる中性子遮蔽材。