Brevet FR2546331A1 — publié le 19841123

La présente invention a trait aux matériaux de protection antineutronique, destinés notamment à être utilisés pour la réalisation des écrans anti-rayonnement de cellules de travail, emballages du transport ou châteaux de stockage. Les propriétés les plus intéressantes que doit présenter un matériau de protection anti-neutronique peuvent être énumérées de la manière suivante 1. Efficacité maximale 2. Faible densité 3. Facilité de mise en oeuvre 4. Coût réduit 5. Bonne tenue mécanique 6. Bonne tenue thermique La propriété 1. visant l'efficacité est évidemment essentielle il est indispensable que le matériau retenu soit capable de ralentir les neutrons rapides et de les absorber. Il y a cependant lieu de souligner que le choix d'un matériau implique toujours un compromis entre ses différentes propriétés, en fonction de l'utilisation particuliere envisagée. L'expérience démontre que les qualités d'un matériau de protection anti-neutronique sont étroitement liées a la densité d'atomes légers présents dans ce matériau. C'est la raison pour laquelle l'on a naturellement eu recours à l'eau, au polyéthylène, a la paraffine, aux bectons, etc... Toutefois aucun de ces matériaux classiques ne réunit l'ensemble des qualités souhaites pour une protection optimale. Un matériau réunissant dans une bonne mesure les six propriétés recherchées telles qu'énumérées ci-dessus a StE décrit dans le brevet français N 1 534 032 du 14 Juin 1967 appartenant à la présente Demanderesse. On rappelera succinctement que la matériau décrit est composé de billes ou granules d'un produit très hydrogéné (polyéthylène ou polypropylène) retenues dans un liant constitué par du pitre et additionné d'un produit borE. L'utilisation pratique d'un tel matériau hydrogéné a permis de vérifier que toutes les propriétés complementaires dépendaient en fait de la qualité du liant. Dans ces conditions la présente invention a pour objet une famille de matériaux de protection anti-neutronique du type de celui qui fait l'objet du brevet français sus-mentionné, réalisés avec des liants bores prehydrates aptes à améliorer encore l'efficacité anti-neutronique et à assurer une meilleure tenue mécanique tout en conservant les autres qualités déjà acquises. L'invention consiste essentiellement à incorporer au liant un hydrate stable qui est compatible avec l'agent de solidification et qui complète celui-ci afin d'accroître la résistance mecanique de l'ensemble. Parmi les hydrates susceptibles de convenir, on citera les aluminates de calcium hydratés et les hydrates d'alumine, tout particulièrement le tri-hydrate d'alumine (Al2 03, 3 H20). En pareil cas on aura avantageusement recours pour le liant, non plus au plâtre, mais à un ciment alumineux du type ciment fondu", ou à une résine polyester. Pour ce qui est du bore, celui-ci sera apporté sous la forme de minerais (colémanite standard, par exemple) ou de composés industriels tels que le carbure de bore (B4C). Comme dans le cas du brevet antérieur l 534 032 le bore est destiné à absorber les neutrons qui ont été ralentis par les autres constituants à atomes légers du mélange qui forme le matériau suivant l'invention.Afin de faciliter leur dispersion dans la masse, les grains qui constituent le produit boré ont des dinensions de l'ordre de 50 à 200 On donnera ci-apres deux types de compositions, correspondant l'une à un liant à l'eau, l'autre à un liant résine Composés Liants à l'eau Liant résine Alumine hydratez 40 à 60% 40 à 55% Ciment fondu 15 à 25% O Eau 20 à 30% 0 Résine synthétique 0 35 à 45% Colemanite 10 à 15% 10 à 15% ou Carbure de bore 1 à 3% 1 à 3% Sur le plan pratique de la mise en oeuvre, on commence par mélanger intimement à sec les poudres constituant le liant, on ajoute l'eau ou la résine (avec dans ce dernier cas addition de l'agent catalyseur), et lorsque le me lange est homogène on incorpore les granulés de polyétylène ou de polypropylène, de la mime manière que dans le brevet français antérieur de la Demanderesse ; la proportion des ces granulés par rapport au liant peut varier de 34 à 42%. Les essais ont démontré que le matériau obtenu conformément à l'invention présentait une haute résistance mécanique et des qualités d'efficacité de protection anti-neutronique très élevées. Il convient d'observer que le tri-hydrate d'alumine commence à perdre son eau à partir de 2200C, ce qui assure une grande stabilité de protection. Par ailleurs les réactions de déshydratation sont de nature très endothermique, ce qui confère au matériau une excellente tenue au feu ; cet avantage est particulièrement intéressant dans le cas des écrans ou blindages pour châteaux de transport de matibre radioactives. Les formules du genre de celles sus-indiquas permettent de réaliser des matériaux de protection comportant un nombre d'atomes d'hydrogène par unité de volume supérieur à celui de l'eau. On indiquera ci-après une composition atomique élémentaire an g/dt3 susceptible d' & re obtenue Aluminium 189,6 Bore 10,4 Calcium 47,7 Carbone 454,2 Fer 21,6 Hydrogène 113,4 Oxygène 506,0 Divers 7,1 entant bien noté qu'il s'agit d'un simple exemple non limitatif. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui prEcade n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Matériau de protection anti-neutronique, du genre comprenant des billes ou granules d'un produit très hydrogEnd retenues dans un liant additionné d'un produit boré, caractérisE en ce que le liant incorpore un hydrate stable compatible avec l'agent de solidification et propre à compléter celui-ci pour accroître la résistance mécanique de l'ensemble. 2. Matériau suivant la revendication 1, caractérise an ce que l'hydrata est constitué par un aluminate de calcium hydrate. 3. Matériau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrate est constitué par un hydrate d'alumine. 4. Matériau suivant la revendication 3, caractérisE en ce que l'hydrata est constitué par le tri-hydrate d'alumine. 5. Matériau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liant est constitué par un ciment alumineux du type "ciment fondu". 6. Matériau suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le liant est constitué par une résine polyester.