CZ2011730A3 - Anorganický materiál s absorbátory neutronu a zpusob jeho prípravy - Google Patents
Anorganický materiál s absorbátory neutronu a zpusob jeho prípravy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2011730A3 CZ2011730A3 CZ20110730A CZ2011730A CZ2011730A3 CZ 2011730 A3 CZ2011730 A3 CZ 2011730A3 CZ 20110730 A CZ20110730 A CZ 20110730A CZ 2011730 A CZ2011730 A CZ 2011730A CZ 2011730 A3 CZ2011730 A3 CZ 2011730A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- boron
- inorganic
- mixture
- ratio
- component
- Prior art date
Links
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910011255 B2O3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 8
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 125000005619 boric acid group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical group [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000712 Boron steel Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Anorganický materiál s absorbátory neutronu je tvoren z 25 az 45 % hmotn. 85 % kyseliny fosforecné, 1 az 15 % hmotn. anorganické slozky a 40 az 70 % hmotn. slozky s obsahem boru, pricemz anorganickou slozkou je kaolin, mletý kremen, hydroxid hlinitý nebo pálený lupek, ci jejich jakákoli smes v libovolném vzájemném pomeru, a slozkou s obsahem boru je kyselina boritá nebo oxid boritý, ci jejich smes v libovolném pomeru. Zpusob prípravy tohoto anorganického materiálu s absorbátory neutronu probíhá tak, ze se smísí 25 az 45 % hmotn. 85 % kyseliny fosforecné, 1 az 15 % hmotn. anorganické slozky a 40 az 70 % hmotn. slozky s obsahem boru, pricemz anorganickou slozkou je kaolin, mletý kremen, hydroxid hlinitý nebo pálený lupek, ci jejich jakákoli smes v libovolném vzájemném pomeru, a slozkou s obsahem boru je kyselina boritá nebo oxid boritý, ci jejich smes v libovolném pomeru, vzniklá suspenze se 5 az 10 minut míchá pri teplote 23 az 35 .degree.C, poté se prevede do formy a susí se pri teplote 90 .degree.C do zatvrdnutí, následne se vzniklý materiál odformuje a vysusí se do konstantní hmotnosti pri teplote do 150 .degree.C.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká nového nehořlavého anorganického materiálu s obsahem absorbátorů neutronů. Vzniklý materiál je vhodný pro přípravu prvků pro výstavbu konstrukcí stínících ionizující neutronové záření.
Dosavadní stav techniky
Ochrana před ionizujícím zářením neutronů zahrnuje stínění rychlých a tepelných neutronů. Při procesu stínění lze rozlišit dva typy interakcí neutronů se stínícím materiálem, fy moderace neutronů, tedy zpomalovánírychlych neutronů, a ii j’ absorpce pomalých neutronů. Nejběžnějšími moderačními niateriál^HBHHHHHHMHHHNMHHHHHMHD Jsou látky s vysokým obsahem lehkých prvků, z nichž nejúčinnějším moderátorem je vodík. Nejúčinnějšími absorbátory neutronového záření jsou atomy lithia, boru nebo kadmia, z nichž boř je většinou použit ve formě bórové oceli nebo kadmium většinou ve formě plechů. Konstrukce stínící neutronové záření jsou obvykle složeny současně z materiálů s obsahem moderátorů i absorbátorů.
V současné praxi se používá ke stínění rychlých neutronů polyethylenových tvarovek nebo polyethylenových tvarovek s obsahem absorbátorů tepelných neutronů, nej častěji s obsahem 3 až 5 % hmotn. bóru. Koncentrace vodíku v těchto tvarovkách je vysoká a jejich povrch lze snadno dekontaminovat. Jako optimální řešení se často kombinují oba typy materiálů, tj. tvarovky z polyethylenu s tvarovkami s obsahem boru.
Nevýhodou výše uvedeného řešení je negativní účinek sekundárního záření, které se uvolňuje při záchytu neutronu bórem. Sekundární záření působí negativně na životnost organické polymemí matrice, neboť dochází k radiační degradaci organického materiálu. Zásadní nevýhodou uvedeného řešení je však hořlavost organického polymeru, a proto je toto řešení v některých případech z hlediska bezpečnostního zcela nevyhovující.
Jiná řešení pro stínění tepelných neutronů, například použití keramiky na bázi bóru, tj. nitridy nebo karbidy bóru, jsou extrémně drahá. Použití skel, resp. soustav NajO-ELCh-SiCL, přináší technické problémy při přípravě skel s vyšším obsahem B2O3, a například skelné systémy s obsahem B2O3 10 % hmotn. obsahují v přepočtu pouze 1,5% hmotn. bóru.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky lze výrazně omezit tím, že se ke stínění pomalých neutronů použije anorganická matrice s vysokým obsahem absorbátorů. Tento materiál je v porovnání s organickou matricí odolnější k radiační degradaci a je ze své podstaty anorganického materiálu nehořlavý a tepelně resistentní nad 1000 °C.
Předmětem tohoto vynálezu je anorganický materiál s absorbátory neutronů, který sestává z 25 až 45 % hmotn. kyseliny fosforečné (85%), s výhodou 30 až 40 % hmotn., z 1 až 15 % hmotn. anorganické složky, s výhodou 2 až 10 % hmotn., a z 40 až 70 % hmotn. složky s obsahem boru, s výhodou 50 až 66 % hmotn., přičemž anorganickou složkou je kaolin, mletý křemen, hydroxid hlinitý nebo pálený lupek, či jejich jakákoli směs v libovolném vzájemném poměru, a složkou s obsahem boru je kyselina boritá nebo oxid boritý, či jejich směs v libovolném poměru.
Dalším předmětem tohoto vynálezu je způsob přípravy anorganického materiálu s absorbátory neutronů, který je založen na tom, že se smísí 25 až 45 % hmotn. kyseliny fosforečné (85%), s výhodou 30 až 40 % hmotn., z 1 až 15 % hmotn. anorganické složky, s výhodou 2 až 10 % hmotn., a z 40 až 70 % hmotn. složky s obsahem boru, s výhodou 50 až 66 % hmotn., přičemž anorganickou složkou je kaolin, mletý křemen, hydroxid hlinitý nebo pálený lupek, či jejich jakákoli směs v libovolném vzájemném poměru, a složkou s obsahem boru je kyselina boritá nebo oxid boritý, či jejich směs v libovolném poměru, a vzniklá suspenze se převede do formy a suší se při teplotě 90 °C do zatvrdnutí, následně se vzniklý materiál odformuje a vysuší se do konstantní hmotnosti při teplotě do 150 °C, přičemž vzniklá suspenzi se před převedením do formy s výhodou 5 až 10 minut míchá při teplotě 23 až 35 °C. ”,
Hustota takovýchto nových materiálů se v závislosti na obsahu atomů bóru pohybuje v rozmezí 1,02 až 1,15 g/cm3 pro obsahy boru 23 až 5 % hmotn.. Například v rozmezí 1,1 až 1,15 g/cm3 pro obsahy boru 10 až 5 % hmotn. a 1,02 až 1,05 g/cm3 pro obsah bóru 23 až 15 % hmotn.. Anorganické matriály s obsahem boru 5 až 10 % hmotn. vykazují o 10 až 15 % větší stínící účinky v porovnání se standardem tvořeným polyethylenovou matricí s obsahem ~ 5 % hmotn. bóru. Materiály s 15 až 23 % hmotn. obsahu bóru vykazují o 70 až 80 % vyšší stínící účinnost v porovnání s uvedeným standardem.
Materiál je vhodný pro stínění tepelných neutronů.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Ve 34 g 85% kyseliny fosforečné (31 % hmotností*výchozí suspenze) bylo postupně suspendováno 3 g kaolinu (2,6 %) , 33 g kyseliny borité (30 %) a 40 g oxidu boritého (36,4 %)uSuspenze byla míchána při 35 °C po dobu 5 minut a následně byla převedena do formy a sušena při 90 °C do zatvrdnutí materiálu. Materiál byl odformován a následně sušen do konstantní hmotnosti při 145 °C.
Výsledkem byl stínící prvek s obsahem 23 % hmotn. elementárního boru, stanoveno na sušinu materiálu při 145 °C, hustotou 1,02 g/cm3 a účinností stínění o 80 % vyšší v porovnání se standardem PE s obsahem boru 5 % hmotn..
Příklad 2
Ve 34 g 85 % hmotn. kyseliny fosforečné (31,5 % hmotnosti*výchozí suspenze) bylo postupně suspendováno 6 g kaolinu (5,ff %) a mícháno 4 minuty, posléze přidáno 68 g kyseliny borité (63 %), výsledná suspenze byla míchána při laboratorní teplotě místnosti 23 °C po dobu 10 minut. Suspenze byla převedena do formy a sušena při 90 °C do zatvrdnutí rnateriáluT.Materiál byl odformován a následně sušen do konstantní hmotnosti při 145 °C.
Výsledkem byl stínící prvek s obsahem 17 % hmotn. elementárního bóru, stanoveno na sušinu materiálu při 145 °C, hustotou 1,05 g/cm3 a účinností stínění o 70 % vyšší v porovnání se standardem PE s obsahem boru 5 % hmotn..
Příklad 3
Ve 28 g 85 % hmotn. kyseliny fosforečné (40 % hmotnost/výchozí suspenze) bylo postupně suspendováno 2 g kaolinu (2,9 %) a mícháno 4 minuty, posléze přidáno 1 g mletého křemene (1,4 %), 1 g páleného lupku (1,4 %), 35 g oxidu boritého (50 %) a 3 g hydroxidu hlinitého (4,3 %). Výsledná suspenze byla míchána při laboratorní teplotě místnosti 23 °C po dobu 5 minut. Suspenze byla převedena do formy a sušena při 90 °C do zatvrdnutí materiálu. Materiál byl odformován a následně sušen do konstantní hmotnosti při 145 °C.
Výsledkem byl stínící prvek s obsahem 10 % hmotn. elementárního bóru, stanoveno na sušinu materiálu při 145 °C, hustotou 1,1 g/cm3 a účinností stínění o 15 % vyšší v porovnání se standardem PE s obsahem boru 5 % hmotn..
Příklad 4 ,3
Ve 28 g 85 % hmotn. kyseliny fosforečné (40 % hmotnostiřvýchozí suspenze) bylo postupně suspendováno 2' g kaolinu (2,9 %)j a mícháno 4 minuty, posléze přidáno 2 g mletého křemene (2,8 %), 35 g oxidu boritého (50 %) a 3 g hydroxidu hlinitého (4,3 %): Výsledná suspenze byla míchána při laboratorní teplotě místnosti 23 °C po dobu 5 minut. Suspenze byla převedena do formy a sušena při 90 °C do zatvrdnutí materiálu. Materiál byl odformován a následně sušen do konstantní hmotnosti při 145 °C.
Výsledkem byl stínící prvek s obsahem 10 % hmotn. elementárního botu, stanoveno na sušinu materiálu při 145 °C, hustotou 1,1 g/cm a účinností stínění o 15 % vyšší v porovnání se standardem PE s obsahem boru 5 % hmotn..
Průmyslová využitelnost
Materiál lze využít jako součást konstrukcí pro stínění neutronů a jako bezpečné náhrady stávajících stínících polyethylenových tvarovek s obsahem bóru.
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Anorganický materiál s absorbátory neutronů vyznačuj ící se tím, že je tvořen z 25 až 45 % hmotn. 85% kyseliny fosforečné, 1 až 15 % hmotn. anorganické složky a 40 až 70 % hmotn. složky s obsahem boru, přičemž anorganickou složkou je kaolin, mletý křemen, hydroxid hlinitý nebo pálený lupek, či jejich jakákoli směs v libovolném vzájemném poměru, a složkou s obsahem boru je kyselina boritá nebo oxid boritý, či jejich směs v libovolném poměru.
- 2. Způsob přípravy anorganického materiálu s absorbátory neutronů podle nároku 1, vyznačující se tím, že se smísí 25 až 45 % hmotn. 85% kyseliny fosforečné, 1 až 15 % hmotn. anorganické složky a 40 až 70 % hmotn. složky s obsahem boru, přičemž anorganickou složkou je kaolin, mletý křemen, hydroxid hlinitý nebo pálený lupek, či jejich jakákoli směs v libovolném vzájemném poměru, a složkou s obsahem boru je kyselina boritá nebo oxid boritý, či jejich směs v libovolném poměru, vzniklá suspenze se 5 až 10 minut míchá při teplotě 23 až 35 °C,.poté se převede do formy a suší se při teplotě 90 °C do zatvrdnutí, následně se vzniklý materiál odformuje a vysuší se do konstantní hmotnosti při teplotě do 150 °C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110730A CZ2011730A3 (cs) | 2011-11-14 | 2011-11-14 | Anorganický materiál s absorbátory neutronu a zpusob jeho prípravy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110730A CZ2011730A3 (cs) | 2011-11-14 | 2011-11-14 | Anorganický materiál s absorbátory neutronu a zpusob jeho prípravy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ304030B6 CZ304030B6 (cs) | 2013-08-28 |
| CZ2011730A3 true CZ2011730A3 (cs) | 2013-08-28 |
Family
ID=49034397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20110730A CZ2011730A3 (cs) | 2011-11-14 | 2011-11-14 | Anorganický materiál s absorbátory neutronu a zpusob jeho prípravy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2011730A3 (cs) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2534733A1 (fr) * | 1982-10-15 | 1984-04-20 | Commissariat Energie Atomique | Materiau neutrophage contenant du bore et son procede de fabrication |
| JP2929077B2 (ja) * | 1995-11-13 | 1999-08-03 | 核燃料サイクル開発機構 | 中性子遮蔽用水硬性材料及びこれを用いた中性子遮蔽体の製造方法 |
| JP4152562B2 (ja) * | 2000-03-22 | 2008-09-17 | 電気化学工業株式会社 | 高濃度ホウ酸水溶液の固化材及び中性子吸収体 |
| CN101973750B (zh) * | 2010-10-21 | 2013-09-11 | 童金荣 | 无机隔热保温材料及其制备方法 |
-
2011
- 2011-11-14 CZ CZ20110730A patent/CZ2011730A3/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ304030B6 (cs) | 2013-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Binici et al. | Mechanical and radioactivity shielding performances of mortars made with cement, sand and egg shells | |
| Fang et al. | Properties of a magnesium phosphate cement-based fire-retardant coating containing glass fiber or glass fiber powder | |
| Chupin et al. | Water content and porosity effect on hydrogen radiolytic yields of geopolymers | |
| Kharita et al. | Review on the addition of boron compounds to radiation shielding concrete | |
| Kim et al. | Effect of Si/Al molar ratio and curing temperatures on the immobilization of radioactive borate waste in metakaolin-based geopolymer waste form | |
| Sun et al. | Solidification of borate radioactive resins using sulfoaluminate cement blending with zeolite | |
| Öztürk et al. | Gamma and neutron attenuation properties of alkali-activated cement mortars | |
| Jia et al. | Immobilization behavior of Sr in geopolymer and its ceramic product | |
| Nuccetelli et al. | Alkali-activated concrete with Serbian fly ash and its radiological impact | |
| Jóźwiak-Niedźwiedzka et al. | Gamma radiation attenuation, mechanical properties and microstructure of barite-modified cement and geopolymer mortars | |
| Kim et al. | Waste acceptance criteria testings of a phosphate-based geopolymer waste form to immobilize radioactive borate waste | |
| Arnavutoglu et al. | Change in Microstructure, Mechanical Strength, Fire Resistance, and Radiation Attenuation Properties of Gypsum Plaster with Boric Acid | |
| CZ2011730A3 (cs) | Anorganický materiál s absorbátory neutronu a zpusob jeho prípravy | |
| CN102659385B (zh) | 一种防火墙体板材料及其生产方法 | |
| DAVRAZ et al. | Determination of radiation shielding of concrete produced from portland cement with boron additives | |
| CN110386803A (zh) | 一种石膏板的制备方法 | |
| US20170260090A1 (en) | Environmentally friendly cement and production method thereof | |
| ES2395661B1 (es) | Material para la absorción y atenuacion de neutrones. | |
| JP6664639B2 (ja) | 放射線遮蔽体 | |
| Mikhailov et al. | The effects of modification by Gd2O3 nanoparticles on optical properties and radiation resistance of CaSiO3 powders | |
| CN109574608A (zh) | 一种能减少二次辐射的防辐射混凝土及其制备方法 | |
| Feng et al. | Study on the interaction of package capacity simulated nuclide La and Ce in borosilicate glass and the chemical stability of solidified body | |
| RU2128152C1 (ru) | Каркасный композит | |
| CZ2015314A3 (cs) | Anorganický stínící materiál s absorbátory a moderátory neutronů a způsob jeho přípravy | |
| Jia et al. | B2O3‐modified geopolymer and its liquid‐phase sintered products for immobilization of strontium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20191114 |