Brevet FR2039130A1 — publié le 19710115

La présente invention se rapporte à un produit et un procédé de protection contre le rayonnement neutronique0ta réalisation technique de cette protection représente un problème extrêmement important dans les centrales nucléaires==et autres installations qui créent des risques de rayonnement neutronique0 Le flux neutronique, dont s'accompagnentles réactions de fission nucléaire, se compose de neutrons rapides et lents d'une teneur en énergie variable.On utilise pour modérer les neutrons rapides, ou se protéger de leur rayonnement, des substances de forte teneur en eau, par exemple de la paraffine, tandis que visà-vis des neutrons lents, on peut recourir à des substances de grande section efficace d'absorption, par exemple des composés renfermant l'isotope 103 e De ces substances on fait des élé- ments de construction d'épaisseur de couche (capacité d'absorp tion), de résistance mécanique et de stabilité dimensionnelle appropriées ainsi que de manipulation facile. On sature ou imprègne lesdits éléments de construction au moyen de composés d'isotope 103 dispersés par exemple dans de la paraffine. Mais ce mode de réalisation est extrêmement coûteux, et, de plus, la durée de vie de tels éléments n'est pas suffisante. L'invention a pour objet un produit mieux approprié et un procédé de réalisation plus simple et plus économique d'éléments de protection contre rayonnement neutronique applicable suivant de nombreuses modalités et sous des formes diverses, te produit est caractérisé par le fait qu'il se compose de la solution aqueuse dgun composé d'isotope 103 avec des monomères hydrosolubles à forte teneur en hydrogène, des agents de réticulation, des activeurs et éventuellement des retardateurs étant ajoutés à ladite solution.Le mélange présente une capacité d'absorption d'eau accrue qui, après la polymérise tion, lui permet de fixer, sous forme d'eau structurale, une quantité d'eau de 10 à 200 fois son propre poids. te produit renferme avantageusement 6 à 8 ç en poids de composé d'isotope 10,, Il renferme en outre 0,15 à 15,0 fo en poids de monomères hydrosolubles polymérisables à la température ambiante en combinaison avec des agents de réticulation, des catalyseurs et éventuellement des retardateurs.Une part inférieure ou égale à 50 * des monomères polymérisables peut être remplacée par des polymères ou copolymères linéaires naturels ou synthétigues et/ou des substances minérales agissant en liants hydrauliques. te produit dimensionnellement stable que l'on obtient peut ensuite être inclus dans des matériaux consistants, par exemple-des textiles, des matières plastiques, du caoutchouc, du bois ou un métal. I1 peut éventuellement être utilisé en enduit sur des éléments de construction, la polymérisation du mélange de monomères s'effectuant alors in situe Le procédé, relatif à la réalisation d'un compartiment protégé, est caractérisé par le fait que l'on entoure de plaques à rouble paroi le compartiment à protéger du rayonnement des neutrons rapides et lents et l'on verse dans la cavité comprise entre les deux parois élémentaires une solution aqueuse d'un composé d'isotope 103 additionnée, pour 0,5 à 15 % de son propre poids, d'un mélange de monomères polymérisable à température ambiante, puis on polymérise le dit mélange hydrosoluble de monomères en présence d'agents de rétification, d'activeurs et éventuellement de retardateurs0 L'invention procède de cette découverte que de l'eau renfermant un composé d'isotope 103 à l'état dissous fournit la meilleure solution du double problème de freiner les neutrons rapides et de capter les neutrons lents0 On entoure de plaques à double paroi le compartiment à protéger. On coule ensuite une solution de composé d'isotope 10B dans la cavité in tGrieure de ces plaques0 Par leur action destructive accrue et intense, les réactions de fission nucléaire peuvent cependant endommager la paroi, ce qui permettrait à la solution aqueuse de s'échapper.Mais celle-ci se gélifie du fait qu'on lui ajoute une certaine quantité, relativement faible, de composés polymérisables hydrosolubles à forte teneur en hydro-gène dont la polymérisation est en général réalisable à température ambiante sous l'action de catalyseurs ou d'activeurs0 te polymère ainsi formé est à peu de chose près dimensionnellement stable et peut fixer une quantité d'eau représentant de 20 à 200 fois son propre poids0 Gn peut augmenter la consistance du gel en ajoutant a la solution aqueuse, au lieu de monomères, des polymères synthétiques ou naturels et/ou des composés minéraux se comportant en liants hydraulique-s.On peut citer comme tels composés ap propriés le gypse, les ciments utilisés pour la réalisation de béton mousse et éventuellement le s-ilicate de soudez tes polymères linéaires naturels utilisables sont la gomme arabique, l'adragante, l'agar-agar, les alginates, la colle d'amidon, la pectine, les hydrolysats d'albumine ou leurs dérivés modifies, par exemple au moyen d'acide monochloracétique, les dérivés cellulosiques hydrosolubles, par exemple les sels alcalins de la carboxyméthylcellulose, etcO te matérIau à double paroi qui limite le compartiment peut consister en matière plastique, caoutchouc, bois, étal ou textile, Les éléments de construction utilisés peuvent être rdalisés sous la forme ='une sphère à double paroi composée de cel'ules en prise mutuelle , d'une tente ou de briques. On peut réaliser, avec les memes matériaux, des plaques analogues à des matelas en caoutchouc, composées de cellules et accrochables à des parois, des éléments clos comportant des poches à air ou encore des vêtements à double enveloppe. Suivant une formule avantageuse, le matériau forme un élément poreux, de poids spécifique faible, que l'on imprègne d'un produit conforme à l'invention. On assemble ensuite les divers éléments. Si l'on choisit la forme à double paroi, on ccule le produit entre les deux parois élémentaires et l'on effectue la polymérisation in situe tes éléments de construction sont imprégnés, quant à eux, au moyen du produit à polymériser, cette polymérisation ayant lieu in situ. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple non limitatif de préparation d'un produit conforme à celle-ci. Exemple On prépare une solution à 6-8 % d'un composé d'isotope 103 , acide borique par exemple. On ajoute à cette solution aqueuse 60 g/l d'un mélange renfermant 20 à 33 7 de méthyl-n-bis-acrylamide et 80 à 66 % d'acrylamide ou d'acide acrylique. Un mélange à parties égales est avantageux. On ajoute encore à la solution aqueuse du dimiCtnylaminopropionitrile et du persulfate d'ammonium, l'un et l'autre à 0,5 -10 O/oo par rapport aux monomères, cette ad ion eJanú lieu à la température ambiante. On Ptfectue la polymérisation, éventuellenent en présence de ferrocyanure de potassium en tant 1ue retardateur. te produit obtenu présente une consistance QZ= g-l et une bonne stabilité dimensionnelle. La polymérisation a Lieu en général dans la cavité intérieure de la double paroi du compartiment à abriter du rayonnement. Si cette paroi vient à être endomma- gée, le produit de protection reste dans ladite cavité par suite de sa consistance de gel. On peut augmenter cette consistance en utilisant, en quantité au plus moitié de celle des monomères, des polymères naturels ou synthétiques, par exemple un mélange copolymérisable d'acide polyacrylique, polyacrylamide, amidon hydrolysé, dextrane, amidon, alginates, gélatine, pectine, hydrolysats d'albumine ou carboxyméthylcelluloseO tes polymères linéaires peuvent être remplacés par exemple aussi par des ciments tels qu'on en utilise pour réaliser le béton mousse ou par du gypse, etcO REVENDICATIONS 1. Produit de protection contre le rayonnement neutronique caractérisé par le fait qu'il se compose de la solution aqueuse d'un composé d'isotope 103 avec des monomères hydrosolubles à forte teneur en hydrogène, des agents de réticulation,des activeurs et éventuellement des retardateurs étant ajoutés à la dite solution et ce mélange étant capableyaprès polymérisation, de fixer, sous forme d'eau structurale, une quantité d'eau'qui représente de 10 à 200 fois son propre poids. 2. Produit selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il renferme 6 à 8 fo en poids de composé d'isotope 10B 3. Produit selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'il renferme en outre 0,15 à 15,0 ffi en poids de mo nomèreshydrosolubles polymérisables à la température ambiante en combinaison avec des agents de réticulation, des catalyseurs et éventuellement des retardateurs0 4.Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait qu'une partinférieure ou égale a' 50 des monomères polymérisables est remplacée par des polymères ou copolymères linéaires naturels ou synthétiques ou des substances minérales agissant en liants hydrauliques ou encore par les deux à la fois. 5. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'il est entouré de matériaux consistant par exemple en des textiles,des matières plastiques,du caout chouc, du bois ou du métal. 6. Produit selon l'une quelconque 6. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait qu'il est préparé sous la forme d'un enduit polymérisable que l'on applique sur des éléments de construction poreux et que l'on polymérise in situç 70 Procédé de réalisation d'un compartiment abrité du rayonnement neutronique caractérisé par le fait que l'on entoure de plaques à double paroi le compartiment à protéger du rayonnement des neutrons: rapides et lents et l'on verse dans la cavité comprise entre les deux parois élémentaires une solution aqueuse d'un composé d'isotope 103 additionnée, pour 0,5 à 15 ffi de son poids, d'un mélange de monomères polymérisable à température ambiante, puis on polymérise en présence d'agents de rétification, d'activeurs et éventuellement de retardateurs ce mélange hydrosoluble de monomères.