(57)【要約】【課題】腐食が防止され、それと共にγ線又はＸ線の照射や水分環境によって機械的強度、耐食性及び放射線遮蔽機能が低下せず、耐久性の高い放射線遮蔽コーティング部材を提供する。【解決手段】基材１１と、基材１１の表面に防水層１２を形成し、その表面に放射線遮蔽コーティング１３を形成し、放射線遮蔽コーティング１３の表面に犠牲防食層１４を形成し、更に封孔剤によって封孔処理した放射線遮蔽コーティング部材１０とした。犠牲防食層１４による犠牲防食機能に、封孔剤等による二次的防食機能が備わった重防食によって、放射性廃棄物中間貯蔵用の容器等の構造物の耐久性を格段に高め、放射性物質で汚染されたガレキ、汚泥、草木等の放射性廃棄物の汚染水漏れを長期に渡って起こさせないようにした。【選択図】図２
2014122375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の表面に形成された放射線遮蔽コーティングであって、Ｗ、Ｍｏのうち１種以上の元素を主成分とする材料よりなる放射線遮蔽コーティングと、
前記放射線遮蔽コーティングの表面に形成された金属製の犠牲防食層であって、前記基材に対して低い標準電極電位を有する犠牲防食層と、
を備えることを特徴とする放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項２】
前記犠牲防食層は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉから選択される元素単体、又はこれら元素の１種以上を主成分とする合金であることを特徴とする請求項１に記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項３】
前記犠牲防食層が、封孔剤によって封孔処理されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項４】
前記封孔剤は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｚｎ、ＳｉＯ２、硅酸塩、リン酸塩、ゾルゲル剤、金属アルコキシド、シラン化合物の群から選択される１種以上の材料を含むことを特徴とする請求項３に記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項５】
前記封孔剤は、高分子材料、パラフィン、防錆油、グリース、コールタールから選択される１種以上の材料を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項６】
前記基材と前記放射線遮蔽コーティングとの間に、更に当該基材への水分の侵入を防ぐ防水層が設けられており、この防水層は、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｙ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｂの群から選択される金属、又はこれらの組み合わせの合金よりなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項７】
前記放射線遮蔽コーティングが前記基材に対して高い標準電極電位を有しており、前記犠牲防食層と当該基材との標準電極電位の電位差が約０．１Ｖ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項８】
前記放射線遮蔽コーティングは、Ｗ−Ｍｏ合金、Ｗ−Ｎｉ合金、Ｗ−Ｃｕ合金、Ｗ−Ｆｅ合金、Ｍｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｎｉ合金、Ｍｏ−Ｃｕ合金、Ｍｏ−Ｆｅ合金、及びこれらを主体とする合金の何れかよりなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項９】
前記放射線遮蔽コーティングは、ＷＢ、ＷＣ、Ｗ２Ｃ、ＭｏＢ、ＭｏＳｉ２、及びこれらを主体とする複合化合物の何れかを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項１０】
前記基材はＦｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、及びこれらの合金、コンクリート、金属を含むセラミックス、炭素繊維を含むセラミックス、高分子材料、金属を含む高分子材料、炭素繊維を含む高分子材料の何れかであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項１１】
前記放射線遮蔽コーティングは、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、ガスフレーム溶射法、アーク溶射法、爆発溶射法、コールドスプレー法の何れかによって形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【請求項１２】
前記犠牲防食層は、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、ガスフレーム溶射法、アーク溶射法、爆発溶射法、コールドスプレー法、電気めっき法、溶融めっき法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法、物理気相蒸着（ＰＶＤ）法、塗装法の何れかによって形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の放射線遮蔽コーティング部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はγ線、Ｘ線、電子線を遮蔽するための放射線遮蔽コーティング部材に関し、特に放射線施設や、放射性廃棄物、核燃料、ラジオアイソトープ等の貯蔵容器、輸送容器、又は放射線関連機器を構成するのに適した放射線遮蔽コーティング部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の事故により、セシウムなどの放射性物質で汚染されたガレキ、汚染水、汚泥、草木など放射性廃棄物の処理が問題となっている。そのため、放射性廃棄物の収集、運搬、更には長期貯蔵、中間貯蔵する放射性遮蔽特性に優れた容器等を構成する放射線遮蔽部材の開発が喫緊の課題となっている。
【０００３】
γ線、Ｘ線、電子線の遮蔽には一般的に、鉛、鉄、コンクリートなどが用いられている。例えばコンクリートを遮蔽部材として用いる場合、十分な遮蔽効果を得るために相当の壁厚を必要とし、容器の使用可能容積が小さくなるといった問題がある。またコンクリート構造体は、その吸水性により汚染水を吸水してしまう恐れもある。
【０００４】
鉛、鉄、コンクリート等とポリエチレンやパラフィン等とを組み合わせた遮蔽部材も知られているが、ポリエチレンやパラフィンの接着性が悪く、製造及び施工が困難となる。更に、両者の熱膨張係数が著しく異なるために、温度差によって歪や反り、脱離が生じ、製造及び施工後の温度管理にかなりの注意を要する。また昨今の環境問題により、鉛に代表される人体に有害な材料は、可能な限り使用を控える傾向にある。
【０００５】
例えば特許文献１には、中性子減速材と中性子吸収材とγ線遮蔽材からなる混合粉末を、鉄粉末に混合して成形した放射線遮蔽部材が記載されている。特許文献２には、放射線吸収率の高い材料と加硫ゴムとからなる放射線遮蔽材が記載されており、特許文献３には、樹脂中に、アンチモン、スズの金属単体粉末又は化合物粉末が配合された放射線遮蔽材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平８−２７３８８号公報
【特許文献２】特開平１０−１５３６８７号公報
【特許文献３】特開２００２−３６５３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のようにγ線遮蔽材を鉄粉末に混合した放射線遮蔽部材を用いて、例えば放射性廃棄物の容器を構成する場合、放射性廃棄物に含まれる汚染水等によって放射線遮蔽部材が腐食される。更に、汚染水等が放射線遮蔽部材を浸透していき、基材へ到達して当該基材を腐食させ、汚染水漏れを生じさせる。そのため、この放射線遮蔽部材は、放射性廃棄物を中間貯蔵で長期保管するための容器の構成部材には適さない。
【０００８】
特許文献２及び特許文献３のように、樹脂を多く配合した放射線遮蔽材の場合、γ線及びＸ線照射環境や水分環境では、分子鎖切断反応や架橋反応のため、比較的低線量照射で樹脂成分が劣化し、機械的強度や、耐食性、放射線遮蔽機能の低下などが懸念される。このため放射性廃棄物を中間貯蔵で長期保管するための容器の構成部材には適さない。
【０００９】
そこで本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、腐食が防止され、それと共にγ線又はＸ線の照射や水分環境によって、機械的強度、耐食性及び放射線遮蔽機能が低下しない放射線遮蔽コーティング部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、次の技術的手段を講じた。
即ち本発明の放射線遮蔽コーティング部材は、基材と、前記基材の表面に形成された放射線遮蔽コーティングであって、Ｗ、Ｍｏのうち１種以上の元素を主成分とする材料よりなる放射線遮蔽コーティングと、前記放射線遮蔽コーティングの表面に形成された金属製の犠牲防食層であって、前記基材に対して低い標準電極電位を有する犠牲防食層とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の放射線遮蔽コーティング部材によれば、基材の表面に、Ｗ、Ｍｏのうち１種以上の元素を主成分とする材料よりなる放射線遮蔽コーティングが形成されているので、γ線又はＸ線の照射や水分環境によって放射線遮蔽コーティングが劣化せず、機械的強度、耐食性及び放射線遮蔽機能が低下しない。更に、放射線遮蔽コーティングの表面に、基材に対して低い標準電極電位を有する金属製の犠牲防食層が形成されている。そのため、汚染水等が仮に基材へ浸透した状態となっても、犠牲防食層の腐食が基材よりも先に進行し、基材の腐食を防止することができる。これらにより、高い耐久性を得ることができる。
【００１２】
前記犠牲防食層は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉから選択される元素単体、又はこれら元素の１種以上を主成分とする合金であることが好ましい。
【００１３】
前記犠牲防食層を封孔剤によって封孔処理してもよく、この封孔剤として、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｚｎ、ＳｉＯ２、硅酸塩、リン酸塩、ゾルゲル剤、金属アルコキシド、シラン化合物の群から選択される１種以上の材料を含む封孔剤が挙げられる。更に、他の封孔剤として、高分子材料、パラフィン、防錆油、グリース、コールタールから選択される１種以上の材料を含む封孔剤が挙げられる。
【００１４】
犠牲防食層を、封孔剤によって封孔処理すれば、犠牲防食層を構成する皮膜層間の僅かな隙間が封孔剤によって埋められるか、又は犠牲防食層を構成する粒子周囲がコーティングされる。そのため、腐食環境におけるカソード面積を減少させることができ、基材の腐食の進行を遅らせることができる。これにより、耐久性を格段に向上させることができる。
【００１５】
前記基材と前記放射線遮蔽コーティングとの間に、更に当該基材への水分の侵入を防ぐ防水層を備えることが好ましい。防水層の存在によって、基材への水分の侵入を防ぐことができれば、基材の腐食が生じず、放射線遮蔽コーティング部材の耐久性を更に向上させることができる。防水層を構成する材料の具体例として、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｙ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｂの群から選択される金属、又はこれらの組み合わせの合金よりなる材料が挙げられる。
【００１６】
前記放射線遮蔽コーティングが前記基材に対して高い標準電極電位を有している場合、腐食環境において、基材の腐食が放射線遮蔽コーティングよりも先に進行するおそれがある。このような場合に、犠牲防食層と基材との標準電極電位の電位差を、約０．１Ｖ以上としておけば、犠牲防食層の犠牲防食機能を十分に発揮させることができる。
【００１７】
前記放射線遮蔽コーティングの構成素材としては、例えばＷ−Ｍｏ合金、Ｗ−Ｎｉ合金、Ｗ−Ｃｕ合金、Ｗ−Ｆｅ合金、Ｍｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｎｉ合金、Ｍｏ−Ｃｕ合金、Ｍｏ−Ｆｅ合金、及びこれらを主体とする合金の何れかが挙げられる。
【００１８】
前記放射線遮蔽コーティングの他の構成素材としては、ＷＢ、ＷＣ、Ｗ２Ｃ、ＭｏＢ、ＭｏＳｉ２、及びこれらを主体とする複合化合物の何れかを含む素材が挙げられる。
【００１９】
前記基材は限定されず、例えばＦｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、及びこれらの合金、コンクリート、金属を含むセラミックス、炭素繊維を含むセラミックス、高分子材料、金属を含む高分子材料、炭素繊維を含む高分子材料の何れかが挙げられる。その中でも、比較的高い標準電極電位を有する金属を選択すれば、犠牲防食層を構成する素材の選択肢が広がり、コストを低減させることができる。
【００２０】
前記放射線遮蔽コーティングは、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、ガスフレーム溶射法、アーク溶射法、爆発溶射法、コールドスプレー法の何れかによって形成されていることが好ましい。このような方法を用いれば、優れた施工性が得られ、そのため現地施工が可能となり、かつ高品質の放射線遮蔽コーティング部材を得ることができる。
【００２１】
前記犠牲防食層は、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、ガスフレーム溶射法、アーク溶射法、爆発溶射法、コールドスプレー法、電気めっき法、溶融めっき法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法、物理気相蒸着（ＰＶＤ）法、塗装法の何れかによって形成されていることが好ましい。このような方法を用いれば、優れた施工性が得られ、そのため現地施工が可能となり、かつ高品質の放射線遮蔽コーティング部材を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
上記の通り本発明によれば、基材の表面に、Ｗ、Ｍｏのうち１種以上の元素を主成分とする材料よりなる放射線遮蔽コーティングが形成されているので、γ線又はＸ線の照射や水分環境によって放射線遮蔽コーティングが劣化せず、機械的強度、耐食性及び放射線遮蔽機能が低下しない。放射線遮蔽コーティングの表面に、犠牲防食層が形成されているため、犠牲防食層の腐食が基材よりも先に進行し、基材の腐食を防止することができる。これらにより、高い耐久性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る放射線遮蔽コーティング部材の断面模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る放射線遮蔽コーティング部材の断面模式図である。
【図３】実施例１〜３の塩水噴霧試験後の表面写真である。
【図４】実施例１〜３の塩水噴霧試験後の断面ＳＥＭ写真である。
【図５】実施例４〜７の塩水噴霧試験後の表面写真である。
【図６】比較例１〜５の塩水噴霧試験後の表面写真である。
【図７】比較例１、３、４の塩水噴霧試験後の断面ＳＥＭ写真である。
【図８】比較例６〜８の塩水噴霧試験後の表面写真である。
【図９】比較例６〜８の塩水噴霧試験後の断面ＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る放射線遮蔽コーティング部材の断面模式図である。本実施形態の放射線遮蔽コーティング部材１は、放射性廃棄物の収集、運搬、長期貯蔵、中間貯蔵用の容器を構成するためのものであり、基材２と、この基材２の表面２ａに形成された放射線遮蔽コーティング３と、放射線遮蔽コーティング３の表面３ａに形成された犠牲防食層４とを備えている。
【００２５】
放射線遮蔽コーティング３で被覆する基材２は限定されない。基材２の具体例として、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉの金属単体、及びこれらの合金、コンクリート、金属を含むセラミックス、炭素繊維を含むセラミックス、高分子材料、金属を含む高分子材料、炭素繊維を含む高分子材料が挙げられる。
【００２６】
本実施形態の基材２の厚みは約６ｍｍであり、放射線遮蔽コーティング３の厚みは約１ｍｍ、犠牲防食層４の厚みは約０．５ｍｍとなっているが、基材２、放射線遮蔽コーティング３及び犠牲防食層４の厚みは、放射線遮蔽コーティング部材１によって構成する構造体や放射性廃棄物などに応じて適宜変更される。
【００２７】
放射線遮蔽コーティング３を形成する材料は限定されず、例えばＷ（タングステン）材料に代表される、比重が１０〜２０g/cm3の高密度の金属材料が好適に用いられる。放射線遮蔽コーティング３を形成する材料として、Ｗ、Ｍｏ（モリブデン）のうち１種以上の元素を主成分とする材料や、Ｗ、Ｍｏのうち１種以上の元素を含む合金が好適である。上記の合金としては、Ｗ−Ｍｏ合金、Ｗ−Ｎｉ（ニッケル）合金、Ｗ−Ｃｕ（銅）合金、Ｗ−Ｆｅ（鉄）合金、Ｍｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｎｉ合金、Ｍｏ−Ｃｕ合金、Ｍｏ−Ｆｅ合金、及びこれらを主体とする合金が好適に用いられる。
【００２８】
更に放射線遮蔽コーティング３を形成する材料として、ＷＢ、ＷＣ、Ｗ２Ｃ、ＭｏＢ、ＭｏＳｉ２、及びこれらを主体とする化合物が好適である。これらの材料は、単体で用いてもよく、バインダー材に配合して用いてもよい。その中でも、ＷＣ（タングステンカーバイド）系材料（例えばＷＣ系サーメット）が特に好適である。放射線遮蔽コーティング３は、Ｗ材料やＷＣ材料などの硬質材料が主成分となるので、放射線遮蔽コーティング部材１の表面硬度を高くすることができ、耐摩耗性を向上させることができる。
【００２９】
バインダー材の具体例としては、例えばＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｙ、Ｔｉ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｂの群から選択される元素単体、又はこれら元素の１種以上を主成分とする合金が挙げられる。より具体的には、ＭＣｒＡｌＹ、Ｃｒ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｃｒ、ハステロイ合金、Ｎｉ−Ｐが挙げられる。放射線遮蔽コーティング３にこれらバインダー材を用いた場合、バインダー材とＷＣなどの硬質粒子の作用によって、耐摩耗性を更に向上させることができる。
【００３０】
放射線遮蔽効果に関し、Ｗ（比重：１８．５g/cm3）及びＷＣ系サーメット（比重：１１．３g/cm3）で、鉛以上のγ線遮蔽能力を示す。例えばＷ材料からなる放射線遮蔽コーティング３（膜厚：２mm）のγ線遮蔽効果は、同じ厚みの鉛板の１．４倍、鋼板の２．２倍、コンクリートの９倍を示す。
【００３１】
放射線遮蔽コーティング３は、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、ガスフレーム溶射法、アーク溶射法、爆発溶射法、コールドスプレー法のいずれかの方法で形成されている。
【００３２】
これら溶射法又はコールドスプレー法を用いることによって、耐久性に優れ、かつ高品質の放射線遮蔽コーティング３を得ることができる。また、係る方法を用いれば、優れた施工性が得られ、そのため現地施工が可能となる。一般的なスプレー塗布などによって放射線遮蔽コーティング３を形成してもよい。各溶射法及びコールドスプレー法による成膜条件は、基材、原料粉末、膜厚、製造環境などに応じて適宜設定すればよい。
【００３３】
Ｗ材料からなる放射線遮蔽コーティング３を、大気プラズマ溶射法で溶射する場合の条件と、ＷＣ−ＣｒＮｉ材料からなる放射線遮蔽コーティング３を、高速フレーム溶射法で溶射する場合の条件を以下に示す。なお、以下の条件は一例であって溶射条件は適宜設定される。
【００３４】
Ｗ（大気プラズマ溶射法）
溶射装置：Ｓｕｌｚｅｒ  Ｍｅｔｃｏ−Ｆ４
ノズル：φ６ｍｍ
アルゴンガス流量：５０ＮＬＰＭ
水素ガス流量：１０ＮＬＰＭ
トーチ入力：４０ｋＷ
溶射距離：１５０ｍｍ
【００３５】
ＷＣ−ＣｒＮｉ（高速フレーム溶射法）
溶射装置：ＴＡＦＡ−ＪＰ５０００
バレル長さ：８ｉｎｃｈ
酸素流量：２０００ｓｃｆｈ
灯油流量：６．０ｇｐｈ
溶射距離：４００ｍｍ
【００３６】
放射線遮蔽コーティング３の表面３ａに形成された犠牲防食層４は金属の素材からなる。犠牲防食層４は、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、ガスフレーム溶射法、アーク溶射法、爆発溶射法、コールドスプレー法、電気めっき法、溶融めっき法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法、物理気相蒸着（ＰＶＤ）法、塗装法の何れかの方法で形成されている。これら溶射法等を用いることによって、耐久性に優れ、かつ高品質の犠牲防食層４を得ることができる。また、係る方法を用いれば、優れた施工性が得られ、そのため現地施工が可能となる。一般的なスプレー塗布などによって犠牲防食層４を形成してもよい。各成膜条件は、基材、原料粉末、膜厚、製造環境などに応じて適宜設定すればよい。
【００３７】
犠牲防食層４を構成する金属は限定しないが、基材２に対して低い標準電極電位を有する金属であり、好ましくは標準電極電位が−２．５〜＋１．０Ｖであり、より好ましくは−２．５〜０Ｖである。標準電極電位が低すぎると、不安定となり、高すぎると加工性、生産性が低下するおそれがある。ここで、標準電極電位とは、金属をその金属イオンを含む溶液中に浸した際の電極電位と、標準水素電極（１気圧で水素ガスと接触している１規定のＨＣｌ溶液に浸した白金よりなる電極）電位との差で表される。例えばＭｇ：約−２．３４Ｖ、Ａｌ：−１．６７Ｖ、Ｚｎ：−０．７６Ｖ、Ｃｒ：−０．７１Ｖ、Ｆｅ：−０．４４、Ｎｉ：−０．２５等である。
【００３８】
犠牲防食層４を構成する金属の具体例として、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉから選択される元素単体、又はこれら元素の１種以上を主成分とする合金が挙げられる。犠牲防食層４の合金の種類としては、Ａｌ−Ｚｎ、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ、Ｚｎ−Ｍｇ、Ｚｎ−Ｓｉが好ましい。その中でもＭｇ元素を添加した合金は、犠牲防食層４に環境気体との反応による表面不動態皮膜が生じ難くなるので、犠牲防食層４が良好な犠牲防食機能を維持し続けることができる。
【００３９】
犠牲防食層４に、基材２に対して低い標準電極電位を有する金属を選択するのは、基材２を腐食させないためである。犠牲防食層４が基材２に対して低い標準電極電位を有する金属であれば、汚染水等が浸透してきた腐食環境において、基材２よりも先に犠牲防食層４が腐食される。そのため、基材２の腐食の進行を遅らせることができる。
【００４０】
仮に基材２にＳＳ４００鋼、放射線遮蔽コーティング３にＷ材料を用いた場合、放射線遮蔽コーティング３が基材２に対して高い標準電極電位を有することになり、放射線遮蔽コーティング３と基材２の関係では、腐食環境において基材２の腐食が優先される。この場合、犠牲防食層４と基材２との標準電極電位の電位差が約０．１Ｖ以上であることが好ましく、より好ましくは約０．３Ｖ以上であり、最も好ましくは約０．５Ｖ以上である。
【００４１】
犠牲防食層４が基材２に対して低い標準電極電位を有し、犠牲防食層４の基材２に対する標準電極電位の電位差が約０．１Ｖ以上であれば、犠牲防食層４が基材２に対してより優先的に腐食される。そのため、基材２が放射線遮蔽コーティング３より腐食され易い場合であっても、犠牲防食層４の犠牲防食機能を十分に発揮させることができ、基材２に対する良好な腐食抑制効果を得ることができる。
【００４２】
基材２の種類は上記のとおり限定しないが、比較的高い標準電極電位を有する金属を選択すれば、犠牲防食層４を構成する素材の選択肢が広がり、コストを低減させることができる。
【００４３】
本実施形態の犠牲防食層４は封孔剤によって封孔処理されている。封孔処理の方法としては、はけ塗り、ディッピング、スプレー、ローラー塗布等、従来の方法が用いられる。犠牲防食層４を封孔剤によって封孔処理すれば、犠牲防食層４を構成する皮膜層間の僅かな気孔や割れによる隙間が封孔剤によって埋められる。また、犠牲防食層４を構成する各々の粒子周囲がコーティングされる。そのため、腐食環境におけるカソード面積を減少させることができ、基材２の腐食の進行を遅らせることができる。更に水分が侵入し難くなり、水分環境による基材２の劣化をも抑えることができる。これにより、耐久性を格段に向上させることができる。
【００４４】
なお、封孔剤は犠牲防食層４だけでなく、放射線遮蔽コーティング３にも侵入していることがより好ましい。封孔剤が、放射線遮蔽コーティング３にまで到達していれば、耐久性を更に向上させることができるからである。
【００４５】
封孔剤の具体例として、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｚｎ、ＳｉＯ２、硅酸塩、リン酸塩、ゾルゲル剤、金属アルコキシド、シラン化合物、高分子材料、パラフィン、防錆油、グリース、コールタールの群から選択される１種以上の材料を含む材料が挙げられる。高分子の封孔剤として、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などを用いることができるが、好ましくは無機系材料である。放射線照射環境における長期使用の観点から、高分子材料でない材料の方が劣化を無くすことができ、長期使用に耐えるからである。封孔剤としては、無機材料のみ、無機材料を主成分として有機材料を混合したものが好適である。
【００４６】
基材２と放射線遮蔽コーティング３との間にボンドコートを設けてもよい。ボンドコートとしては、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｙから選択される金属、又はこれら組み合わせの合金が好ましい。基材２と放射線遮蔽コーティング３との間にボンドコートを設ければ、放射線遮蔽コーティング３が基材２から脱離し難くなり、放射線遮蔽コーティング部材１の密着性を向上させることができる。
【００４７】
例えば、基材２をＳＳ４００鋼とし、その表面２ａにＷ材料からなる放射線遮蔽コーティング３を形成した場合の密着力は、所定の試験条件下で５ＭＰａを示す。これに対し、基材２をＳＳ４００鋼とし、その表面２ａにボンドコートとしてＡｌボンドコートを塗布し、塗布した表面にＷ材料からなる放射線遮蔽コーティング３を形成した場合の密着力は、同じ試験条件下で１０ＭＰａを示す。このようにボンドコートを介在させた場合、基材２と放射線遮蔽コーティング３との密着力が格段に向上する。
【００４８】
本実施形態の放射線遮蔽コーティング部材１によれば、基材２の表面２ａに、例えばＷ、Ｍｏのうち１種以上の元素を主成分とする材料よりなる放射線遮蔽コーティング３が形成されているので、γ線又はＸ線の照射や水分環境によって放射線遮蔽コーティング３が劣化せず、機械的強度、耐食性及び放射線遮蔽機能が低下しない。更に、放射線遮蔽コーティング３の表面３ａに、基材２に対して低い標準電極電位を有する金属製の犠牲防食層４が形成されている。そのため、汚染水等が仮に基材２へ浸透した状態となっても、犠牲防食層４の腐食が基材よりも先に進行し、基材２の腐食を防止することができる。これらにより、γ線又はＸ線の照射や水分環境において高い耐久性を得ることができる。放射線遮蔽コーティング３は、Ｗ材料やＷＣ材料などの硬質材料が主成分となるので、表面硬度が高くなり、耐摩耗性をも向上させることができる。
【００４９】
放射線遮蔽コーティング３及び犠牲防食層４は、上記の各種溶射法などで形成されるため、層及び皮膜厚さ：０．０１ｍｍから数１０ｍｍの範囲で自由に選択可能であり、容易に施工可能である。このような優れた施工性から、工場のみならず現地施工によって、放射線遮蔽コーティング３及び犠牲防食層４を、基材２の表面２ａへ形成することができる。円筒構造物の内面や、複雑な形状の構造物など、いかなる形状の構造物にも、放射線遮蔽コーティング３及び犠牲防食層４の形成が可能である。そのため、従来では被覆できなかった箇所への放射線遮蔽コーティング３及び犠牲防食層４の形成が可能となり、ひいてはセシウムなどの放射性物質で汚染されたガレキ、汚染水、汚泥、草木など放射性廃棄物の処理を効率良く進めることができる。更に柔軟性に優れたミクロな層構造の放射線遮蔽コーティング３及び犠牲防食層４が得られ、高品質の放射線遮蔽コーティング部材１を得ることができる。放射線遮蔽コーティング３が、Ｗ、ＷＣ系材料など上記各種の材料で形成されていることにより、人体に悪影響を及ぼすことが殆どなく、安全性が高い。
【００５０】
犠牲防食層４による犠牲防食機能に、封孔剤などによる二次的防食機能が備わった重防食によって、基材２の腐食が高度なレベルで防止されている。これにより、放射線遮蔽コーティング部材１で構成された構造物の長期に渡る耐久性、及び高い放射線レベルでの環境における耐腐食性を格段に向上させることができる。
【００５１】
図２は本発明の第２実施形態に係る放射線遮蔽コーティング部材の断面模式図である。本実施形態では、基材１１と放射線遮蔽コーティング１３との間に、更に基材１１への水分の侵入を防ぐ防水層１２を設けている。基材１１、放射線遮蔽コーティング１３、犠牲防食層１４及び封孔剤による封孔処理は第１実施形態と共通している。防水層１２は、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、ガスフレーム溶射法、アーク溶射法、爆発溶射法、コールドスプレー法のいずれかの方法で形成された皮膜である。防水層１２に用いられる素材の具体例としては、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｙ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｂの群から選択される金属、又はこれらの組み合わせの合金が挙げられる。より具体的には、ＭＣｒＡｌＹ、Ｃｒ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｃｒ、ハステロイ合金、Ｎｉ−Ｐが挙げられる
【００５２】
防水層１２の存在によって、基材１１への水分の侵入を防ぐことができる。従って、犠牲防食層４による犠牲防食機能に、封孔剤及び防水層１２などによる二次的防食機能が備わった重防食によって、基材２の腐食速度を更に遅らせることができる。これにより、放射線遮蔽コーティング部材１０で構成された構造物の長期に渡る耐久性、及び高い放射線レベルでの環境における耐腐食性を格段に向上させることができる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。本発明に係る実施例及び比較例の試料を製作し、ＪＩＳＺ２３７１に準拠した塩水噴霧試験を実施し、表面観察及びＳＥＭ写真による断面観察を行った。塩水噴霧試験は塩水噴霧試験機（ＳＴ−ＩＳＯ−３型）、噴霧塔方式、スガ試験機（株）製で行った。試験前、２４時間後、４８時間後、７２時間後及び９６時間後の各試験片の表面を観察し、発錆の状態等から耐水性及び耐食性の優劣を判定した。
【００５４】
塩水噴霧試験の試験条件は下記のとおりである。
噴霧採取液塩濃度：４５±５ｇ／ｌ
噴霧採取ＰＨ：６．５〜７．２
供給空気圧力：０．０９８±０．０１０ＭＰａ
塩水噴霧量：１．５±０．５ｍｌ／ｈ・８０ｃｍ２
空気飽和器温度：４７±２℃
塩水層温度：３５±２℃
試験室温度：３５±２℃
試験片支持：２０±５°
観察時期：試験前、２４時間後、４８時間後、７２時間後、９６時間後
【００５５】
実施例１〜３として、５０×５０×６ｍｍのＳＳ４００鋼の片面に、大気プラズマ溶射法を用いて上記成膜条件でＷ皮膜（放射線遮蔽コーティング）を形成し、その表面にＡｌ皮膜（犠牲防食層）を形成した。実施例２及び３には封孔処理を行った。実施例４〜７として、５０×５０×６ｍｍのＳＳ４００鋼の片面に、大気プラズマ溶射法を用いてＮｉ−Ｃｒ（防水層）を形成し、その表面に大気プラズマ溶射法を用いてＷ皮膜（放射線遮蔽コーティング）を形成し、その表面にＡｌ皮膜（犠牲防食層）を形成した。実施例５〜７には封孔処理を行った。Ｗ皮膜の膜厚は５００μｍとし、Ａｌ皮膜の膜厚は１００μｍとし、Ｎｉ−Ｃｒの膜厚は１００μｍとした。実施例１〜７の防水層、封孔処理の有り無し、材料、封孔処理回数を表１に示す。封孔処理の塗布１回とは、塗布→焼成を１回行ったことを表す。
【００５６】
【表１】
2014122375.tif 000003
【００５７】
比較例１〜５として、５０×５０×６ｍｍのＳＳ４００鋼の片面に、大気プラズマ溶射法を用いて上記成膜条件でＷ皮膜（放射線遮蔽コーティング）を形成した。その後、比較例１を除く試験片に封孔処理を行った。比較例６〜８として、５０×５０×６ｍｍのＳＳ４００鋼の片面に、大気プラズマ溶射法を用いてＮｉ−Ｃｒ（防水層）を形成し、その表面に大気プラズマ溶射法を用いてＷ皮膜（放射線遮蔽コーティング）を形成した。その後、比較例６を除く試験片に封孔処理を行った。Ｗ皮膜の膜厚は５００μｍとし、Ｎｉ−Ｃｒの膜厚は１００μｍとした。比較例１〜８の防水層、犠牲防食層、封孔処理の有り無し、材料、封孔処理の回数を表２に示す。封孔処理の塗布１回とは、塗布→焼成を１回行ったことを表す。
【００５８】
【表２】
2014122375.tif 000004
【００５９】
図３は実施例１〜３の塩水噴霧試験後の表面写真であり、図４は実施例１〜３の塩水噴霧試験後の断面ＳＥＭ写真である。図５は実施例４〜７の塩水噴霧試験後の表面写真である。図６は比較例１〜５の塩水噴霧試験後の表面写真であり、図７は比較例１、３、４の塩水噴霧試験後の断面ＳＥＭ写真である。図８は比較例６、７、８の塩水噴霧試験後の表面写真であり、図９は比較例６、７、８の塩水噴霧試験後の断面ＳＥＭ写真である。
【００６０】
実施例１〜３で赤錆無し、Ａｌ皮膜の犠牲防食作用による白錆発生が認められ、断面ＳＥＭ写真から、基材とその上層の放射線遮蔽コーティング間で、浮き及び剥離が無いことが認められる。実施例４〜６で赤錆無し、Ａｌ皮膜の犠牲防食作用による白錆発生、実施例７で変化なしであることが認められた。
【００６１】
比較例１〜５で早期に赤錆、変色が認められた。封孔処理にエポキシ樹脂を用いた比較例２では変化無しであった。比較例１、３、４で基材とその上層の放射線遮蔽コーティング間で、浮き及び剥離の発生が認められる。比較例６〜８で赤錆、変色が生じ、基材とその上層の放射線遮蔽コーティング間で、浮き及び剥離の発生が認められた。
【００６２】
各実施形態及び各実施例は例示であり本発明を限定しない。上記の実施形態及び実施例では、基材上で、放射線遮蔽コーティング及び犠牲防食層の２層構造、防水層、放射線遮蔽コーティング及び犠牲防食層の３層構造とした放射線遮蔽コーティング部材を説明した。基材上の層構造はこれらに限定されず、放射線遮蔽コーティング及び犠牲防食層を有していれば、基材上で４層、又は５層以上の構造となっていてもよい。放射線遮蔽コーティング、犠牲防食層、防水層とは異なる機能を有する他の機能層を追加してもよい。例えば、基材から順に、放射線遮蔽コーティング、異なる素材の２層の犠牲防食層の３層構造とすること、基材から順に、防水層、他の機能層、放射線遮蔽コーティング、犠牲防食層の４層構造とすること等が挙げられる。本発明の放射線遮蔽コーティング部材は、放射性廃棄物の収集、運搬などに用いられる容器だけでなく、あらゆる用途へ用いることができる。例えば、原子力関連施設の放射線遮蔽付き設備、各種の放射線装置（工業用検査、フィルム表面改質、医療診断・治療、殺菌処理、異物検査装置）、各種の放射線照射作業（γ線、Ｘ線、電子線）における放射線遮蔽部材等への幅広い適用が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１、１０    放射線遮蔽コーティング部材
２、１１    基材
３、１３    放射線遮蔽コーティング
４、１４    犠牲防食層
１２        防水層
【図１】
2014122375.tif 000005
【図２】
2014122375.tif 000006
【図３】
2014122375.tif 000007
【図４】
2014122375.tif 000008
【図５】
2014122375.tif 000009
【図６】
2014122375.tif 000010
【図７】
2014122375.tif 000011
【図８】
2014122375.tif 000012
【図９】
2014122375.tif 000013