JPH04175700A - ほう素化合物系中性子遮蔽材 - Google Patents
ほう素化合物系中性子遮蔽材Info
- Publication number
- JPH04175700A JPH04175700A JP2303187A JP30318790A JPH04175700A JP H04175700 A JPH04175700 A JP H04175700A JP 2303187 A JP2303187 A JP 2303187A JP 30318790 A JP30318790 A JP 30318790A JP H04175700 A JPH04175700 A JP H04175700A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron compound
- powder
- calcium silicate
- boron
- shielding material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、中性子遮蔽（中性子減速、吸収）能力に優れ
るほう素化合物を高体積率に含有し、かつ構造体として
８００℃の高温まで安定な中性子遮蔽材に関するもので
あり、中性子遮蔽か必要となる広範な分野にその適用が
可能である。 特に・原子炉については、原子炉容器内炉心周り中性子
遮蔽体、炉心内制御棒等として適している。また、核燃
料および核原料物質使用施設における中性子遮蔽材、使
用済核燃料輸送容器用遮蔽材、ホットラホ内遮蔽材、放
射線発生装置（加速器等）の遮蔽材等に好ましく利用で
きる。
るほう素化合物を高体積率に含有し、かつ構造体として
８００℃の高温まで安定な中性子遮蔽材に関するもので
あり、中性子遮蔽か必要となる広範な分野にその適用が
可能である。 特に・原子炉については、原子炉容器内炉心周り中性子
遮蔽体、炉心内制御棒等として適している。また、核燃
料および核原料物質使用施設における中性子遮蔽材、使
用済核燃料輸送容器用遮蔽材、ホットラホ内遮蔽材、放
射線発生装置（加速器等）の遮蔽材等に好ましく利用で
きる。
高速炉での中性子遮蔽材あるいは制御材としては、従来
からステンレス鋼やＢ４Ｃか採用されている。ステンレ
ス鋼は、構造体としての強度および安定性に優れるもの
の、中性子遮蔽能力が低く、過大な重量と体積が必要と
されている。また、８４Ｃは、制御棒材料として使用さ
れている他、中性子遮蔽体として採用する二とが検討さ
れている。８４Ｃは中性子減速能およ−び吸収能、高温
での安定性に優れるか、中性子の吸収に伴い発生するＨ
ｅガスによるスエリングが問題となっている。ほう素化
合物は、一般に硬くて脆く、成形・加工性に劣るため、
有機材料中に分散させるか、ペレットに成形したものを
被覆管に収納して使用するといった方法か取られていた
。
からステンレス鋼やＢ４Ｃか採用されている。ステンレ
ス鋼は、構造体としての強度および安定性に優れるもの
の、中性子遮蔽能力が低く、過大な重量と体積が必要と
されている。また、８４Ｃは、制御棒材料として使用さ
れている他、中性子遮蔽体として採用する二とが検討さ
れている。８４Ｃは中性子減速能およ−び吸収能、高温
での安定性に優れるか、中性子の吸収に伴い発生するＨ
ｅガスによるスエリングが問題となっている。ほう素化
合物は、一般に硬くて脆く、成形・加工性に劣るため、
有機材料中に分散させるか、ペレットに成形したものを
被覆管に収納して使用するといった方法か取られていた
。
従来は、３００℃を超える高温と中性子照射環境下にお
いても中性子の吸収に伴い発生するＨｅガスによる内圧
の増大に耐える十分な機械的強度、寸法安定性に優れる
構造体を製造することはもちろん、任意の形状に成形・
加工することは困難であった。 そこで本発明は、上記した従来技術の問題点を解決し、
以下のような特長を有するほう素化合物系中性子遮蔽材
を提供するものである。 ■高体積率のほう素化合物を安定に保持てきる。 ■成形体として必要な寸法安定性、機械的強度を有する
。 ■任意の形状に成形・加工できる。 ■８００℃の高温と中性子照射環境下ても上記■〜■の
特長を失わない。
いても中性子の吸収に伴い発生するＨｅガスによる内圧
の増大に耐える十分な機械的強度、寸法安定性に優れる
構造体を製造することはもちろん、任意の形状に成形・
加工することは困難であった。 そこで本発明は、上記した従来技術の問題点を解決し、
以下のような特長を有するほう素化合物系中性子遮蔽材
を提供するものである。 ■高体積率のほう素化合物を安定に保持てきる。 ■成形体として必要な寸法安定性、機械的強度を有する
。 ■任意の形状に成形・加工できる。 ■８００℃の高温と中性子照射環境下ても上記■〜■の
特長を失わない。
すなわち本発明によるほう素化合物系中性子遮蔽材は、
珪酸カルシウム粉末とほう素化合物粉末とからなる混合
成形体であって、珪酸カルシウム１００重量部に対し、
ほう素化合物を５０〜５００重量部含有し、珪酸カルシ
ウムは珪酸質および石灰質のＣａＯ／ＳｉＯ２モル比か
０．５〜２．０の範囲であり、ほう素化合物か炭化ほう
素（８４Ｃ）もしくはほう化ユーロピウム（Ｅｕ Ｂ
ｓ ）であることを特徴とするものである。 以下に、本発明の中性子遮蔽材の成形体構造、化学組織
および成形プロセスについてＨｅ 述する。 １）成形体構造 成形体は、添付図面に模式的に示すような構造を有する
。すなわち、中性子吸収材であるほう素化合物粉末１と
珪酸力ルンウムからなる耐熱バインダー２とか均一に微
細分散し、好ましくは気孔率４５％以内の構造となって
いる。耐熱バインダーは、約８００℃の高温まで安定で
あり、成形加工性に優れるので、成形体の機械的強度、
寸法安定性等の熱的安定性を４えるとともに、任意の形
状に成形・加工することを可能にする。 ２）、化学組成 ・中性子吸収材：ほう素化合物 （Ｂ４Ｃ，ＥｕＢ６等） ・耐熱バインダー 珪酸カルシウム 例えば トバモライト： ５Ｃａ０・６Ｓ１０ ・５Ｈ２０ ゾノトライト・ ６Ｃａ０・６ＳｉＯ・Ｈ０ 中性子吸収材として含有するほう素化合物としては、炭
化ほう素（Ｂ４Ｃ）、ほう化ユーロピウム（Ｅ ｕ Ｂ
ｅ ）等がある。使用するほう素化合物の平均粒径は
５〜１００μ劇の範囲が好ましい。 耐熱バインダーとして含有する珪酸カルシウムは、例え
ばトバモライト、ゾノトライト等がある。これらの珪酸
カルシウムは珪酸質粉末と石灰質粉末を原料として合成
することができ、その場合の珪酸質粉末および石灰質粉
末のＣａ Ｏ／ Ｓ １０２モル比は、トバモライトの
合成では０．６〜１０、ゾノトライトの合成では０．８
〜１．２が望ましい。使用する珪酸カルシウムの平均粒
径は１〜１屹１の範囲が好ましい。 ほう素化合物の添加量は、多ければ多いほど、その遮蔽
性能は大であるか、遮蔽材としての適性は、珪酸カルシ
ウム １００重量部に対して、ほう素化合物か５００重
量部を超えると、成形体の作製が困難となる。また、遮
蔽効果をより有効にするためには、少なくとも５０重量
部のほう素化合物が必要である。さらに、遮蔽材の強度
を上げるために、必要に応じてガラス繊維、炭素繊維、
金属ウィスカー等の補強材の添加か可能である。 ３）、成形プロセス 成形プロセスは、珪酸カルシウムの合成原料である珪酸
質粉末と石灰質粉末に、ほう素化合物の粉末を添加し、
十分混合する。この混合粉末に対して、θ〜５０ｗＬ％
の水を均一に添加した後、プレス成形または型枠に充填
し、高温・高圧水蒸気下で反応硬化させて遮蔽材を得る
。 成形体は、必要に応して機械加工し、遮蔽材として利用
することかできる。
珪酸カルシウム粉末とほう素化合物粉末とからなる混合
成形体であって、珪酸カルシウム１００重量部に対し、
ほう素化合物を５０〜５００重量部含有し、珪酸カルシ
ウムは珪酸質および石灰質のＣａＯ／ＳｉＯ２モル比か
０．５〜２．０の範囲であり、ほう素化合物か炭化ほう
素（８４Ｃ）もしくはほう化ユーロピウム（Ｅｕ Ｂ
ｓ ）であることを特徴とするものである。 以下に、本発明の中性子遮蔽材の成形体構造、化学組織
および成形プロセスについてＨｅ 述する。 １）成形体構造 成形体は、添付図面に模式的に示すような構造を有する
。すなわち、中性子吸収材であるほう素化合物粉末１と
珪酸力ルンウムからなる耐熱バインダー２とか均一に微
細分散し、好ましくは気孔率４５％以内の構造となって
いる。耐熱バインダーは、約８００℃の高温まで安定で
あり、成形加工性に優れるので、成形体の機械的強度、
寸法安定性等の熱的安定性を４えるとともに、任意の形
状に成形・加工することを可能にする。 ２）、化学組成 ・中性子吸収材：ほう素化合物 （Ｂ４Ｃ，ＥｕＢ６等） ・耐熱バインダー 珪酸カルシウム 例えば トバモライト： ５Ｃａ０・６Ｓ１０ ・５Ｈ２０ ゾノトライト・ ６Ｃａ０・６ＳｉＯ・Ｈ０ 中性子吸収材として含有するほう素化合物としては、炭
化ほう素（Ｂ４Ｃ）、ほう化ユーロピウム（Ｅ ｕ Ｂ
ｅ ）等がある。使用するほう素化合物の平均粒径は
５〜１００μ劇の範囲が好ましい。 耐熱バインダーとして含有する珪酸カルシウムは、例え
ばトバモライト、ゾノトライト等がある。これらの珪酸
カルシウムは珪酸質粉末と石灰質粉末を原料として合成
することができ、その場合の珪酸質粉末および石灰質粉
末のＣａ Ｏ／ Ｓ １０２モル比は、トバモライトの
合成では０．６〜１０、ゾノトライトの合成では０．８
〜１．２が望ましい。使用する珪酸カルシウムの平均粒
径は１〜１屹１の範囲が好ましい。 ほう素化合物の添加量は、多ければ多いほど、その遮蔽
性能は大であるか、遮蔽材としての適性は、珪酸カルシ
ウム １００重量部に対して、ほう素化合物か５００重
量部を超えると、成形体の作製が困難となる。また、遮
蔽効果をより有効にするためには、少なくとも５０重量
部のほう素化合物が必要である。さらに、遮蔽材の強度
を上げるために、必要に応じてガラス繊維、炭素繊維、
金属ウィスカー等の補強材の添加か可能である。 ３）、成形プロセス 成形プロセスは、珪酸カルシウムの合成原料である珪酸
質粉末と石灰質粉末に、ほう素化合物の粉末を添加し、
十分混合する。この混合粉末に対して、θ〜５０ｗＬ％
の水を均一に添加した後、プレス成形または型枠に充填
し、高温・高圧水蒸気下で反応硬化させて遮蔽材を得る
。 成形体は、必要に応して機械加工し、遮蔽材として利用
することかできる。
ｌ）、製造例
表１の配合表の試料Ｎｏ、 １．２．３を得るためには
、原料粉末を乾式で均一に混合し、混合粉末１００ ｗ
ｔ％に対し水１０ｗｔ％を加えて均一に分散させる。そ
の後、１００Ｋｇ／Ｃｌ１１２の圧力でプレス成形した
後、オートクレーブ中で１５Ｋｇ／ｃＩ１２の圧力下で
１５時間養生し、試料ＮＯ１］、２．３を作製した。こ
れらについて、物性値を測定した結果を表２に示す。 表１ 配合表（ｗ１％） 表２ 物性値 熱処理条件 ７００℃−１（ｌｌｌｒ ２）遮蔽性能評価例 核分裂スペクトルの中性子源に対する中性子遮蔽性能を
、試料Ｎｏ、 １．２．３．５ＵＳ３１６及びＢＣにつ
いて評価した結果を表３に示す。 表３ 遮蔽性能評価例 減衰に必要な遮蔽厚さの比較 ５ＵＳ３１６ １ １ Ｂ４ＣＯ，４５０，５５ 試料隔、 １ ０．５７ ０．６１２
０．５６ ０．６０３
０．５５ ０．５８中性子源、核分裂スペクトル この遮蔽性能評価例は、核分裂スペクトルの中性子源を
遮蔽材に接して配置し、線量当量率か、１０００分の１
（１０＝）、 １００万分の１（１０−６）まて減衰す
るのに必要な遮蔽材の厚さについて、５ＵＳ３１６の場
合の厚さを１として示したちのである。
、原料粉末を乾式で均一に混合し、混合粉末１００ ｗ
ｔ％に対し水１０ｗｔ％を加えて均一に分散させる。そ
の後、１００Ｋｇ／Ｃｌ１１２の圧力でプレス成形した
後、オートクレーブ中で１５Ｋｇ／ｃＩ１２の圧力下で
１５時間養生し、試料ＮＯ１］、２．３を作製した。こ
れらについて、物性値を測定した結果を表２に示す。 表１ 配合表（ｗ１％） 表２ 物性値 熱処理条件 ７００℃−１（ｌｌｌｒ ２）遮蔽性能評価例 核分裂スペクトルの中性子源に対する中性子遮蔽性能を
、試料Ｎｏ、 １．２．３．５ＵＳ３１６及びＢＣにつ
いて評価した結果を表３に示す。 表３ 遮蔽性能評価例 減衰に必要な遮蔽厚さの比較 ５ＵＳ３１６ １ １ Ｂ４ＣＯ，４５０，５５ 試料隔、 １ ０．５７ ０．６１２
０．５６ ０．６０３
０．５５ ０．５８中性子源、核分裂スペクトル この遮蔽性能評価例は、核分裂スペクトルの中性子源を
遮蔽材に接して配置し、線量当量率か、１０００分の１
（１０＝）、 １００万分の１（１０−６）まて減衰す
るのに必要な遮蔽材の厚さについて、５ＵＳ３１６の場
合の厚さを１として示したちのである。
ｌ）耐熱性に優れる
耐熱性に優れるほう素化合物を原料とし、耐熱バインダ
ーにより成形することで、高温での使用が可能である。 ２）任意の形状に成形・加工できる。 ほう素化合物を耐熱バインダーでくるんで成形する方式
のため、機械的強度のある構造体として任意の形状に成
形することかできる。 ３）成分とその配合率を変えることて遮蔽性能の設計が
できる。 ほう素化合物、耐熱バインダーの配合率を変えることて
、遮蔽性能を設計することができる。 ４）遮蔽体の薄肉化、軽量化か可能となる。 従来用いられてきた５ＵＳ３１６といったステンレス鋼
に比較して、格段に中性子遮蔽能力に優れ、かつ、密度
の小さいほう素化合物を高体積率で含有する遮蔽体を製
造できるため、遮蔽体の大幅な薄肉化と軽量化が達成で
きる。
ーにより成形することで、高温での使用が可能である。 ２）任意の形状に成形・加工できる。 ほう素化合物を耐熱バインダーでくるんで成形する方式
のため、機械的強度のある構造体として任意の形状に成
形することかできる。 ３）成分とその配合率を変えることて遮蔽性能の設計が
できる。 ほう素化合物、耐熱バインダーの配合率を変えることて
、遮蔽性能を設計することができる。 ４）遮蔽体の薄肉化、軽量化か可能となる。 従来用いられてきた５ＵＳ３１６といったステンレス鋼
に比較して、格段に中性子遮蔽能力に優れ、かつ、密度
の小さいほう素化合物を高体積率で含有する遮蔽体を製
造できるため、遮蔽体の大幅な薄肉化と軽量化が達成で
きる。
添付図面は、本発明の遮蔽材の成形体構造概念図である
。 １・・・ほう素化合物粉末、 ２・・・耐熱バインダー（珪酸カルシウム）。 特許出願人 動力炉・核燃料開発事業団向
株式会社 ア ス り
。 １・・・ほう素化合物粉末、 ２・・・耐熱バインダー（珪酸カルシウム）。 特許出願人 動力炉・核燃料開発事業団向
株式会社 ア ス り
Claims (1)
- １、珪酸カルシウム粉末とほう素化合物粉末とからなる
混合成形体であって、珪酸カルシウム１００重量部に対
し、ほう素化合物を５０〜５００重量部含有し、珪酸カ
ルシウムは珪酸質および石灰質のＣａＯ／ＳｉＯ＿２モ
ル比が０．５〜２．０の範囲であり、ほう素化合物が炭
化ほう素（Ｂ＿４Ｃ）もしくはほう化ユーロピウム（Ｅ
ｕＢ＿６）であることを特徴とするほう素化合物系中性
子遮蔽材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2303187A JPH04175700A (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | ほう素化合物系中性子遮蔽材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2303187A JPH04175700A (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | ほう素化合物系中性子遮蔽材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04175700A true JPH04175700A (ja) | 1992-06-23 |
Family
ID=17917929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2303187A Pending JPH04175700A (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | ほう素化合物系中性子遮蔽材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04175700A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7049358B2 (en) * | 2001-12-11 | 2006-05-23 | Asahi Glass Company, Limited | Heat radiation blocking fluororesin film |
| CN111573687A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-08-25 | 上海核工程研究设计院有限公司 | 一种高硼装载量的中子吸收体材料 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5826297A (ja) * | 1981-08-11 | 1983-02-16 | 昭和電工株式会社 | 中性子遮蔽材 |
-
1990
- 1990-11-08 JP JP2303187A patent/JPH04175700A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5826297A (ja) * | 1981-08-11 | 1983-02-16 | 昭和電工株式会社 | 中性子遮蔽材 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7049358B2 (en) * | 2001-12-11 | 2006-05-23 | Asahi Glass Company, Limited | Heat radiation blocking fluororesin film |
| CN111573687A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-08-25 | 上海核工程研究设计院有限公司 | 一种高硼装载量的中子吸收体材料 |
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