Brevet FR2183713A1 — publié le 19731221

L9invention concerne un matériau pour la pro- tection contre les neutrons composé d'une résine synthétique contenant une substance absorbante. On connatt des moulages pour la protection contre les neutrons fabriqués à partir des mélanges contenant du polyéthylène ou du propylène, et du plomb ou du tungstène, ain- si que de faibles quantités de bore, répartis uniformément dans le mélange. On a fait une communication sur l'emploi dans ce but de matières synthétiques dans lesquelles le rapport carbone: hydrogène ou atome résiduelxhydrogène, se trouve dans I'inter- valle de 1e2 à 2:1, dont le poids moléculaire est inférieur à 200.000 et qui contiennent 1 à 5 % en poids de gadolinium et/ou de samarium.Ces matières synthétiques peuvent provenir de la classe des polyéthylènes haute pression et basse pression, polypropylène, polymères mixtes d'alcoylène-propylène et alcoylènebutylène, polyamides et polyesters. En particulier, seraient appropriés le polyéthylène, le polystyrène, le nylon, les polyesters, les résines phénoliques, éventuellement additionnés de charges (DT-AS 1 297 869). Une couche de polyéthylène de 20cm d'épaisseur, par exemple, doit presque complètement ralentir en les transformant en énergie thermique les neutrons provenant de un réacteur ayant une énergie de rayonnement de 10 MeV.Pour éliminer ces neutrons thermiques, on ajoute au polyéthylène certaines substances de protection contre les neutrons, sous forme élémentaire ou sous la forme de leurs composés, en proportion de 1 à 5 % en poids par rapport au poids de la matière synthétique. Gn a observé que des plaques de polyéthylène de 1 cm d'épaisseur auxquelles on a ajouté 1 % en poids de substance absorbante avaient un pouvoir d'absorption de neutrons présentant les valeurs suivantes Gd203 100 % Su203 50 % Cd0 30 % Hg20 17 % B4C 9% Ltinconvénient de ces moulages est que, pour être capables d'absorber complètement les neutrons, ils doivent être fabriqués et utilisés en couches relativement épaisses, que l'addition de substances absorbantes lors de-la fabrication, ne peut avoir lieu, si lion veut conserver les propriétés de la matière plastique, que dans une mesure limitée et que la fabrica tion et l'usinage des moulages est assez pénible. L'objectif de l'invention est donc de préparer un matériau de protection contre les radiations des neutrons qui soit facile à fabriquer et à usiner et puisse être adapté, par un procédé simple n'exigeant pas d'installations spéciales, aux différentes nécessités des applications. Ce matériau doit permettre l'addition de très grandes quantités de substances absor -bantes. Cependant, les propriétés du matériau doivent être déterminées par le liant renfermant la substance absorbante, même Si la teneur en liant du mélange est faible. * Le matériau doit pouvoir être utilisé aussi bien pour la protection des grandes surfaces que pour la réparation d'écrans protecteurs endommagés, pour l'étanchéification de fentes et d'espaces vides et pour le colmatage de fuites de rayonnement. Cet objectif est réalisé, selon l'invention, d'une façon très simple par l'emploi de polyuréthane avec addition, lors de la fabrication, d'une substance absorbante en proportion allant jusqu'à 73 % en poids du poids total du matériau de protection. Un mode de fabrication du matériau selon l'invention, particulièrement avantageux, est caractérisé par l'addition d'une substance absorbante en quantité de 60 à 73 % en poids par rapport au poids total du matériau de protection. Selon différents modes de réalisation de l'invention, le matériau de protection est fabriqué sous forme de feuilles flexibles ou d'une masse épaisse, plastique au début, puis durcie, ou sous forme de corps solide ou d'élément de construction. Une autre caractéristique de l'invention est que le matériau de protection sous forme de corps solide ou d'élément de construction, peut être usiné. Le matériau selon l'invention est fabriqué, de préférence, par un procédé qui est caractérisé en ce qu'on prépare le polyuréthane de la manière connue en soi, en mélangeant à la température ambiante deux composants, dont l'un, qui est prépondérant, est additionné de la majeure partie de la substan ce absorbante, l'autre partie de la substance absorbante étant ajoutée à l'autre composant, et que le mélange est laissé au repos pour lui permettre de se polymériser. Dans un mode de réalisation du procédé de fabrication selon l'invention, on utilise comme substance absorbante au moins un composé au trous carbure de bore 34C, oxyde de gadolinium Gd203 et fluorure de lithium LiF. Le mélange polymérisable constitué de deux composants est préparé, par exemple, en mélangeant un composant non durcissable avec un composant provoquant le durcissement ou durcisseur. Comme composants non durcissables, on utilise des polyesters provenant d'acides organiques dibasiques, tels que l'acide adipique et/ou l'acide phtalique et d'alcools biet trivalents, qui possèdent encore des groupes hydroxyle libres c'est-à-dire non estérifiés. Ces polyesters se trouvent dans le commerce par exemple sous le nom de Desmophen HU 1521/4, Desmophen mr 1694 ou Desmophen EU 1695 de la Société Progil-Bayer- Ugine, PARIS. Le durcisseur est constituéS principalement, d'une solution d'isocyanates ou de diisocyanates qui sont des esters d'acide cyanurique en solution dans des solvants organiques comme, par exemple, l'acétate d'éthyle ou un mélange d'acét.--te d'éthylglycol et de xybl.Le durcisseur se trouve dans le commerce sous le nom, par exemple, de Desmodur VL de la Société Progil Eayer-Ugine. Un avantage particulier du matériau selon l'invent ion par rapport aux matériaux de protection contre les neutrons connus, est son grand pouvoir d'absorption pour les neutrons thermiques. Ainsi, on a observé qu'une feuille flexible, ayant seulement 1 mm d ' épaisseur, renfermant environ 66 % en poids de 34 C absorbait 90 % d'un rayonnement de neutrons thermiques. Ces feuilles peuvent Être coupées aux ciseaux. La dureté du matériau, après la polymérisation, peut être modifiée dans de grandes limites par l'utilisation de types différents de composants non durcissables ou d'un mélange de des types de composants non durcissables. La concentration du durcisseur doit être adaptée au type du composant non durcissable, ou au rapport des composants non durcissables mélangés ensemble a Les pièces moulées du matériau durci peuvent être fraisées, percées ou filetées. Si l'on veut fabriquer un matériau de protection ne produisant pas de rayons gamma lors de l'absorption de neutrons thermiques, on devra le préparer avec du fluorure de lithium, comme substance absorbante. L'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur le dessin ci-joint. EXEMPLE 1 Pour la préparation d'une masse épaisse plastique polymérisable, on triture en une bouillie visqueuse loog de Desmophen HU 1695 avec 230g de carbure de bore en poudre, dont la grosseur de particules est inférieure à 60 m et avec 42 g de Desmodur VL. Avec cette masse, on peut obturer des espaces vides et des fentes. Après une polymérisation d'environ 48 heures, cette masse épaisse se comporte comme du caoutchouc. EXEMPLE 2 Pour la préparation d 'une feuille flexible, on mélange 100 g de Desmophen HU 1521/4 avec i90g de 340 QU de #d2O3 en poudre (grosseur des particules inférieure à 40 )km) et avec 15g de Desmbdur VL, et on lamine le mélange sur un support dur entre deux feuilles de PCV pour former une couche ayant par exemple 2 mm d'épaisseur. Après une polymérisation d'environ 48 heures, les feuilles de PCV sont retirées. Le poids spécifique de la feuille de polyuréthane est d'environ 1 , 1 g/cm3. Les feuilles de 2 mm d'épaisseur préparées de cette façon, peuvent être pliées Jusqu'à un rayson de courbure d'environ 4 NM. EXEMPLE 3 Pour la préparation d'une plaque dure ou d d'un moulage solide on mélange 100 g de Desmophen HU 1694 avec 240 de 34C en poudre (grosseur des particules inférieure à 60 m) et avec 55 g de Desmodur VL. Le procédé de fabrication de cette plaque dure est le même que dans l'exemple 2. Le dessin annexé représente une feuille de protection contre les neutron, réalisée selon la description cidessus posée sur une maçonnerie qui est endommagée ou qui présente une fente ou une fuite de rayonnement. Sur la figure, 1 désigne la feuille, 2 la maçonnerie, 3,1a fente, 4 un endommagement de la maçonnerie ou une fuite de rayonnement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATL~ONS 1.- Matériau pour la protection contre les neutrons, composé d'une matière synthétique contenant une substance absorbante, caractérisé en ce qu'il est constitué par un mélange de polyuréthane additionné, au cours de la fabrication, d'un produit absorbant les neutrons, uniformément réparti dans le mé- lange en proportion pouvant aller jusqu'à 73 % en poids par rapport au poids total du matériau de protection. 2.- Matériau selon la revendication 1 caractérisé en ce que la teneur en produit absorbant du mélange est de 60 à 73 % en poids, par rapport au poids total du matériau de protection. 5.- Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est préparé sous forme de feuille flexible. 4.- Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est préparé sous forme de masse épaisse plastique durcissable. 5.- Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est préparé sous forme d'un corps solide ou d'élément de construction. 6.- Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il peut être usiné sous forme de corps solide ou d'éléments de construction. 7.- Procédé pour la fabrication du matériau de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prépare le polyuréthane de la manière connue, en mélangeant à la température ambiante deux composants, dont l'un, qui est prépondérant, est additionné de la majeure partie du produit absorbant, ltautre partie de ce produit absorbant étant ajoutée à 1'autre composant, et que le mélange est laissé au repos pour lui permettre de se polymériser. 8.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme substance absorbante au moins un composé du groupe des carbure de bore 34C, oxyde de gadolinium Gd203 et fluorure de lithium LIF.