JPH07138044A - 透明中性子遮蔽ガラス - Google Patents

透明中性子遮蔽ガラス

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JPH07138044A
JPH07138044A JP28333493A JP28333493A JPH07138044A JP H07138044 A JPH07138044 A JP H07138044A JP 28333493 A JP28333493 A JP 28333493A JP 28333493 A JP28333493 A JP 28333493A JP H07138044 A JPH07138044 A JP H07138044A
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JP
Japan
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weight
glass
neutron shielding
transparent
rays
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Application number
JP28333493A
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English (en)
Inventor
Yoshifumi Harada
恵文 原田
Hisashi Okuda
久志 奥田
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A&A Material Corp
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Ask Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/08Compositions for glass with special properties for glass selectively absorbing radiation of specified wave lengths

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  • Materials Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、安価な形態でリチウムを添
加することができる透明性に優れた中性子遮蔽ガラスを
提供することにある。 【構成】 本発明の透明中性子遮蔽ガラスは、Si
2:55〜70重量%、Al23:3〜15重量%、
Li2O:10〜20重量%、B23:5〜15重量%
及びCaO+MgO:1〜4重量%を含有してなるガラ
スからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子力研究施設、同位
体実験室、再処理施設等の放射線遮蔽ガラス窓等に使用
される透明中性子遮蔽ガラスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】合成樹脂に、酸化鉛、ハロゲン化鉛、酢
酸鉛等の鉛化合物を含有せしめて、軽量で加工性、成形
性に富む放射線遮蔽材料が得られることは公知である。
しかし、透明性を有し、硬質の熱可塑性樹脂に、上述の
ような鉛化合物を含有せしめて、実質上満足な放射線遮
蔽能を有する材料は、しばしばその透明性を失い、ま
た、ブリード現象を起こしたり、脆弱になるなど実質上
種々の問題を有する。
【0003】この問題を解決するために、例えば特開昭
53−9994号公報には、(A)メタクリル酸メチルまたはス
チレンのうち少なくとも1種のモノマーを必須成分とし
て含み、熱変形温度65℃以上を有し、かつ厚さ8mm
で測定した全光線透過率が70%以上である重合体、ポ
リカーボネート、ポリ塩化ビニルよりなる群から選ばれ
た熱可塑性重合体35〜87重量%、及び(B)一般式
(RCOO)aPb(ただし、aは鉛の原子価に等しい整
数、Rは炭素数5〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水
素を表す)で表される有機酸鉛65〜13重量%からな
る放射線遮蔽用組成物が開示されている。
【0004】しかし、上述の放射線遮蔽用組成物は、X
線やγ線のような電磁波及びα線、β線のような荷電粒
子に対しては有効な遮蔽能力を示す鉛が配合されている
ものの、熱中性子線に対しては不充分なものである。
【0005】一方、中性子線遮蔽の高分子材料として、
ポリエチレンまたはメタクリル樹脂に硼素化合物を添加
することも知られている。しかし、この方法も中性子線
吸収能は大きいものの、中性子吸収反応に伴い生成する
ヘリウム、リチウムは中性子吸収能がほとんどないた
め、中性子の吸収量の増加を伴わないその能力は減少し
ていく傾向をもつと共に、光学的及び機械的性質につい
て満足すべきところまで至っていない。
【0006】中性子線を吸収する物質として上記の硼素
化合物以外に、原子番号62、63及び64の希土類元
素であるサマリウム、ユーロピウム及びガドリニウムが
熱中性子線の吸収能が硼素よりも更に大きいことが知ら
れている。このような成分が配合された組成物としては
例えば特開昭60−99150号公報に、可視領域においてメ
タクリル樹脂を除く透明な熱可塑性樹脂及び/または熱
硬化性樹脂からなる樹脂にガドリニウム、サマリウムま
たはユーロピウムの少なくとも1種からなる希土類元素
化合物を均一に分散し溶解してなる樹脂組成物が開示さ
れている。
【0007】しかし、上記特開昭60−99150号公報に開
示された樹脂組成物には、ガドリニウム等の希土類元素
化合物が全樹脂分に対して希土類元素として0.001
〜10重量%の範囲でしか添加配合されていない。この
理由は、配合量が10重量%を超えると樹脂組成物の機
械的性質及び透明性が損なわれるためである。しかし、
上記上限量の希土類元素を添加配合した樹脂組成物でも
中性子線吸収能は充分とは言えず、良好な性能を有する
透明放射線遮蔽材とは言えない。
【0008】そこで、本発明者らは、ガドリニウム塩を
ガドリニウム換算量で10〜30重量%、前記ガドリニ
ウム塩を溶解するためのアミン系溶剤またはアミド系溶
剤0.2〜20重量%、樹脂40〜70重量%及び反応
開始剤0.01〜1重量%よりなる透明放射線遮蔽材並
びにガドリニウム塩をガドリニウム換算量で10〜30
重量%、鉛塩を鉛換算量で20重量%以下、ガドリニウ
ム換算量及び鉛換算量でのガドリニウム塩と鉛塩の合計
量30重量%以下、前記ガドリニウム塩及び鉛塩を溶解
するためのアミン系溶剤またはアミド系溶剤0.2〜2
0重量%、樹脂40〜70重量%及び反応開始剤0.0
1〜1重量%よりなる透明放射線遮蔽材を既に提唱して
いる(特願平4−74408号)。
【0009】しかし、上述のような樹脂系の透明放射線
遮蔽材は、その製造過程などにおいて、人体に影響を及
ぼす恐れのある成分、溶剤等を使用するため、安全性が
必ずしも充分とは言えない。
【0010】また、特公平5−30776号公報には、Si
2:35〜56重量%、PbO:24〜46重量%、
Li2O:0〜2.5重量%、Na2O:0〜4重量%、
2O:7〜21重量%、Cs2O:0〜5重量%(ただ
し、Na2O+K2O+Cs2Oの合計量は12〜21重
量%)、CeO2:0.5〜2.5重量%、CuO+Fe2
3:0〜0.05重量%のガラス系において、該ガラス
系はMgO、CaO、SrO、BaO、ZnO及びCd
Oを含まず、かつSiO2が少なくとも35%含まれて
いることを条件にB23及びGd23で置換されてな
り、高エネルギー放射線に対する耐放電性が5×108
を越えることを特徴とするγ線、X線及び中性子線を吸
収する放射線遮蔽ガラスが開示されている。また、該公
報には、中性子を吸収する目的で、付加的にLi−6を
(Li−6)2Oの形で2.4重量%未満の量で添加できる
ことも開示されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に開
示された放射線遮蔽ガラスは、X線やγ線のような電磁
波及びα線、β線のような荷電粒子に対しては有効な遮
蔽能力を示す鉛がPbOとして24〜46重量%も含ま
れており、中性子を遮蔽する目的で添加されているリチ
ウムは非常に高価であるLi−6であり、原子力研究施
設や再処理施設などの放射線遮蔽ガラス窓として大量に
使用するには不適であるという問題点がある。また、該
公報においては、SiO2が35重量%含まれていると
いう条件で、B23やGd23で置換できる旨も開示さ
れているが、一般にSiO2含量が35重量%程度と比
較的少ない場合には、製造の際のガラス化段階で結晶化
が進み易く、結晶化が進むと透明性が損なわれるという
問題点も生ずる。
【0012】従って、本発明の目的は、安価な形態でリ
チウムを添加することができる透明性に優れた中性子遮
蔽ガラスを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の透明中性
子遮蔽ガラスは、SiO2:55〜70重量%、Al2
3:3〜15重量%、Li2O:10〜20重量%、B2
3:5〜15重量%及びCaO+MgO:1〜4重量
%を含有してなるガラスからなることを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の透明中性子遮蔽ガラスは、中性子遮蔽
能力のみを有するガラスを安価に提供するために、中性
子吸収能を有するリチウムを安価な形態で配合したもの
である。なお、X線やγ線のような電磁波及びα線、β
線のような荷電粒子に対しては有効な遮蔽能力を示す鉛
を配合することが必要な場合には、鉛含有ガラスを併用
して使用すれば特に問題はない。
【0015】本発明の透明中性子遮蔽ガラスにおいて、
SiO2の配合量は55〜70重量%の範囲内である。
SiO2の配合量が55重量%未満の場合には、透明性
が悪くなるために好ましくなく、また、70重量%を超
えると中性子遮蔽能を有する成分の添加量が減少するた
めに好ましくない。
【0016】また、本発明の透明中性子遮蔽ガラスにお
いて、Al23の配合量は3〜15重量%の範囲内であ
る。Al23の配合量が3重量%未満の場合には、物理
特性に悪影響を及ぼすために好ましくなく、また、15
重量%を超えると中性子遮蔽能を有する成分の添加量が
減少するために好ましくない。
【0017】更に、本発明の透明中性子遮蔽ガラスにお
いて、Li2Oの配合量は10〜20重量%の範囲内で
ある。Li2Oの配合量が10重量%未満の場合には、
熱中性子の遮蔽能力が充分でないために好ましくなく、
また、20重量%を超えると透明性に悪影響を及ぼすた
めに好ましくない。ここで、本発明において使用される
Li成分は熱中性子遮蔽能と共に高速中性子遮蔽能をも
有し、熱中性子遮蔽能のみを有するB成分等とは異なる
挙動を示す。なお、Li2Oは、Li2CO3、Li(O
H)等の形態で配合することができる。
【0018】また、本発明の透明中性子遮蔽ガラスにお
いて、B23の配合量は5〜15重量%の範囲内であ
る。B23の配合量が5重量%未満の場合には、熱中性
子の遮蔽能力が充分でないために好ましくなく、また、
15重量%を超えるとLi成分との合計量の上限は他の
配合成分との関係でおのずと決まってくるために、Li
成分の添加量が減少するために好ましくない。
【0019】更に、本発明の透明中性子遮蔽ガラスに
は、成形助剤としてCaO及び/またはMgOを配合す
る。CaOとMgOの配合量は合計量で1〜4重量%の
範囲内である。該配合量が1重量%未満の場合には、添
加効果が現れないために好ましくなく、また、4重量%
を超えると透明性に悪影響を及ぼすために好ましくな
い。なお、CaOは、CaCO3、Ca(OH)2等の形態
で、また、MgOは、MgCO3、Mg(OH)2等の形態
で配合することができる。
【0020】なお、上記組成を有する本発明の透明中性
子遮蔽ガラスの製造方法は、特に限定されるものではな
く、慣用の方法を用いて行うことができる。
【0021】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではないことを
理解されたい。 実施例 原料としてSiO2:600g、Li2CO3:400
g、B23:100g、Al23:50g、MgCO3
+CaCO3:40gを使用し、上記原料を均質に混合
した後、白金るつぼ内にて1350℃で溶融した。更
に、1350〜1400℃で数時間清澄処理をした後、
約1200℃で20cm×20cm×1cmの型に鋳込
み、室温まで冷却した。次に、500℃で30分間加熱
処理することにより歪みを取り除いた。得られたガラス
板の表面は研磨により平滑にした。得られたガラス板
は、密度2.4g/cm3、熱膨張係数8.5×10-6
℃、屈折率1.48ndを有するものであった。
【0022】なお、実施例で得られたガラス板の組成を
比較品の組成と共に表1に記載する。なお、表1におい
て成形性は目視により観察したもので、○印は良好、×
印は欠点有りを表す。また、透明性も目視により求めた
もので、○印は良好、×印は不透明部分ありを表す。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明の透明中性子遮蔽ガラスは、熱中
性子遮蔽能及び高速中性子遮蔽能を有するリチウムを安
価な形態で添加しているので、原子力研究施設、同位体
実験室、再処理施設等の放射線遮蔽ガラス窓等のガラス
を大量に使用する用途において適したものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiO2:55〜70重量%、Al
    23:3〜15重量%、Li2O:10〜20重量%、
    23:5〜15重量%及びCaO+MgO:1〜4重
    量%を含有してなるガラスからなることを特徴とする透
    明中性子遮蔽ガラス。
JP28333493A 1993-11-12 1993-11-12 透明中性子遮蔽ガラス Pending JPH07138044A (ja)

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JP28333493A JPH07138044A (ja) 1993-11-12 1993-11-12 透明中性子遮蔽ガラス

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007077680A1 (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Ohara Inc. ガラス組成物
CN104017221B (zh) * 2014-04-24 2017-01-18 中国人民解放军第二炮兵装备研究院第四研究所 硼酸酯透明材料和制备方法及其制作的中子辐射防护镜片
WO2022145401A1 (ja) 2020-12-28 2022-07-07 新日本繊維株式会社 無機組成物及びその繊維並びにフレーク

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KR20230128019A (ko) 2020-12-28 2023-09-01 닛폰 파이버 코포레이션 무기 조성물 및 그의 섬유 그리고 플레이크

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040106