(57)【要約】【課題】  骨材として、通常の材料と異なる比重の低放射化材料を用いた場合でも、コンクリートの放射化を確実に低減する。【解決手段】  骨材の一部に、低放射化材料であり、かつ、放射線の遮蔽効果を有する硼素などを用いるとともに、上記コンクリート組成物に、セルロース系またはアクリル系の水溶性高分子を主成分とする水中不分離性混和剤あるいは、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）とを含有して成る増粘性添加剤を配合し、骨材の一部に、通常の骨材とは比重の異なる低放射化材料を用いた場合でも、上記低放射化材料をコンクリート中に均一に分散させることができるようにした。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、水、骨材を混練して成るコンクリート組成物において、上記骨材の少なくとも一部または全部に低放射化材料を用いるとともに、上記コンクリート組成物に増粘性混和剤を配合したことを特徴とする低放射化コンクリート組成物。
【請求項２】
上記骨材として、以下の原子核を有する元素、あるいは、以下の原子核を多量に含む化合物を用いたことを特徴とする請求項１に記載の低放射化コンクリート組成物。
7Ｌｉ，9Ｂｅ，11Ｂ，39Ｋ，40Ｃａ，51Ｖ，52Ｃｒ，56Ｆｅ，88Ｓｒ，89Ｙ，
119Ｓｎ，139Ｌａ，140Ｃｅ，141Ｐｒ，207Ｐｂ，209Ｂｉ，210Ｐｏ
【請求項３】
上記増粘性混和剤として、水中不分離性混和剤を用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の低放射化コンクリート組成物。
【請求項４】
上記増粘性混和剤として、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される増粘性添加剤のうちのいずれかの増粘性添加剤を用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の低放射化コンクリート組成物。
【請求項５】
上記増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）とを組み合わせて成る増粘性添加剤を用いるとともに、上記化合物(Ａ)と上記化合物(Ｂ)とを、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合したことを特徴とする請求項４に記載の低放射化コンクリート組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＥＴ施設や医療用放射線照射施設、加速器施設、アイソトープ貯蔵施設、ウラン処理施設、原子炉施設などの放射線を扱う建物に用いられる低放射化コンクリート組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療関係の施設においても、ガン診断を行うＰＥＴ施設やガン治療を行う医療用放射線照射施設などのように放射線を取扱う施設が増加しつつある。このような、放射線を取扱う施設においては、放射線源が設置されている箇所の周囲に鉄筋コンクリートから成る放射線遮蔽用のコンクリート（以下、遮蔽コンクリートという）を設けて、管理区域外に放射線が漏洩しないようにしている。
上記遮蔽コンクリートに用いられるコンクリート組成物としては、通常の鉄筋コンクリートと同様に、石灰石・粘土・酸化鉄などを原料とした普通のポルトランドセメントに、水、及び、川砂，海砂，山砂，砕石などから得られる骨材とを混練したコンクリート組成物が用いられるが、上記セメントや骨材には、Ｎａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｅｕなどのような、24Ｎａ，152Ｅｕ，60Ｃｏなどの放射性同位体の生成親核種となる元素が含まれているため、上記遮蔽コンクリートに放射線、特に熱中性子線が入射すると上記元素が放射性同位体に変化し、この放射性同位体の崩壊により上記遮蔽コンクリートから放射線が放出される。特に、セメントに含有されている24Ｎａの生成親核種であるＮａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉなどは、いずれも中性子の照射によって半減期が約１５時間である24Ｎａに変化し、ガンマ線などの放射線を放出する。なお、上記生成親核種の単位質量当たりの24Ｎａの生成比は、Ｎａを１とするとＭｇでは０．０２、Ａｌでは０．０１、Ｓｉでは０．００２である。上記24Ｎａの生成親核種の各質量に上記生成比を乗じて算出した単位体積当たりの生成親核種の総質量はＮａ総量と呼ばれ、低放射化コンクリートの設計時にはこのＮａ総量が問題となる。
これらの放射線は、上記遮蔽コンクリートがある程度の厚みを有していることから、放射線源が設置されている部屋の外側へ放出されることはないが、室内側には放出されるので、医療施設利用者・医療関係者や施設のメンテナンス時における作業者などの放射線被爆を引き起こす原因となる。また、近年では、施設解体時における放射性廃棄物の処分方法も問題になってきている。
そこで、上記のような放射化を低く抑えるため、セメントの一部を石灰石粉に置換えたり、セメントとして、Ｎａの含有量を０．２５重量％以下、Ｍｇの含有量を１．０重量％以下、Ａｌの含有量を２．３重量％以下とすることにより上記Ｎａ総量を低減したセメントを含むコンクリート組成物を用いて上記遮蔽コンクリートを構築する方法が行なわれている（例えば、特許文献１，２参照）。
また、メンテナンス時における被爆に関しては、十分なクーリングタイムを設けるといった受動的な対策が取られることが多い。
【特許文献１】特開２００３−２３８２２６号公報
【特許文献２】特開昭６２−１３３３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、通常のコンクリートでは、ブリージング等により骨材の沈降が認められ、骨材が均質に分散しないことがあることから、コンクリート中の骨材の一部もしくは全部を低放射化材料に置換した場合、骨材の分布が不均質であると所用の性能を得ることが難しい。骨材として使用される低放射化材料には、通常の骨材と比較して比重の大きいものや小さいものを使う可能性が大きく、このような骨材を使用した場合には、骨材の沈降または浮き上がりにより、骨材の分布が不均質になり易いため、放射化の抑制効果にばらつきが認められるといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、骨材として、通常の材料と異なる比重の低放射化材料を用いた場合でも、コンクリートの放射化を確実に低減することのできる低放射化コンクリート組成物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】
【０００５】
本願の請求項１に記載の発明は、放射線の照射によってコンクリート中の元素が放射化することが少ない低放射化コンクリートを構築するためのコンクリート組成物であって、骨材の少なくとも一部または全部に低放射化材料を用いるとともに、上記コンクリート組成物に増粘性混和剤を配合したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の低放射化コンクリート組成物において、上記骨材として、以下の原子核を有する元素、あるいは、以下の原子核を多量に含む化合物を用いたことを特徴とするものである。
7Ｌｉ，9Ｂｅ，11Ｂ，39Ｋ，40Ｃａ，51Ｖ，52Ｃｒ，56Ｆｅ，88Ｓｒ，89Ｙ，
119Ｓｎ，139Ｌａ，140Ｃｅ，141Ｐｒ，207Ｐｂ，209Ｂｉ，210Ｐｏ
【０００６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の低放射化コンクリート組成物において、上記増粘性混和剤として、水中不分離性混和剤を用いたものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の低放射化コンクリート組成物において、上記増粘性混和剤として、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される増粘性添加剤のうちのいずれかの増粘性添加剤を用いたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の低放射化コンクリート組成物において、上記増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）とを組み合わせて成る増粘性添加剤を用いるとともに、上記化合物(Ａ)と上記化合物(Ｂ)とを、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合したものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、セメント及び水に混合される骨材の少なくとも一部または全部に低放射化材料を用いるとともに、上記骨材を用いたコンクリート組成物に増粘性混和剤を配合することにより、上記コンクリート組成物の材料分離抵抗性を高めて、上記骨材の分布が均質になるようにしたので、上記低放射化部材をコンクリート中に均一に分散させることができ、遮蔽コンクリートの放射化を効率的に抑制することができる。
このとき、上記増粘性混和剤として、水中不分離性混和剤、あるいは、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせから成る増粘性添加剤などを用いれば、上記低放射化材料をコンクリート中に更に均一に分散させることができる。
また、上記骨材として、7Ｌｉ，9Ｂｅ，11Ｂ，39Ｋ，40Ｃａ，51Ｖ，52Ｃｒ，56Ｆｅ，88Ｓｒ，89Ｙ，119Ｓｎ，139Ｌａ，140Ｃｅ，141Ｐｒ，207Ｐｂ，209Ｂｉ，210Ｐｏなどの原子核を有する元素、あるいは、以下の原子核を多量に含む化合物、特に、放射線の遮蔽効果も併せ持つ鉛（Ｐｂ）などの重金属や硼素（Ｂ）を用いようにすれば、放射線遮蔽性能が高く放射化の少ない遮蔽コンクリートを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の最良の形態について説明する。
本発明の最良の形態に係る低放射化コンクリート組成物は、セメント、石灰石粉、水、骨材を主材料とし、骨材の一部または全部に低放射化材料である硼素含有岩石あるいは硼素を造粒して作製した粗骨材・細骨材（以下、硼素骨材という）を用いるとともに、上記コンクリート組成物に増粘性混和剤とを配合したものである。
セメントとしては、特に限定されるものではなく、石灰石・粘土・酸化鉄などを原料とした普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメント、及び、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどの混合セメントが用いられるが、特に、低熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメントを用いることが好ましい。
上記石灰石粉は、中性子等により放射化される元素の含有量が少ないので、低放射化コンクリート用の骨材として用いられているもので、セメントのＮａ総量は、セメントの種類にもよるが、約６５０ｇ／ｍ3であるのに対して、石灰石粉のＮａ総量は約７０ｇ／ｍ3である。そこで、例えば、重量比で、セメントの約３５％を石灰石粉に置換えるようにすれば、Ｎａ総量を約３０％低下させることができるので、放射線遮蔽コンクリートの低放射化を図ることができる。
【０００９】
上記低放射化材料として用いられる硼素は、中性子線の入射によっても放射化されにくいだけでなく、熱中性子吸収断面積が大きいことから、放射線の遮蔽効果をも有するので低放射化コンクリート用の骨材としては理想的であるが、比重が２程度と通常の骨材に比べて小さいので、一般には、コンクリート中に均一に分散させることが難しい。
そこで、本例では、コンクリート組成物に増粘性混和剤を配合することにより、上記硼素骨材をコンクリート中に均一に分散させるようにしている。
上記増粘性混和剤は、コンクリートの構成材料が分離するのを防ぐ目的で添加されるもので、その組成については特に限定されるものではないが、主に、水中不分離性コンクリートに用いられる、セルロース系またはアクリル系の水溶性高分子を主成分とする水中不分離性混和剤ことが好ましく、更に、早強性を考慮すると、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）とを含有して成る増粘性添加剤を用いることが特に好ましい。ここで、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）としては、４級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤が好ましく、特に、アルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤が好ましい。また、第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）としては、芳香環を有するスルフォン酸塩が好ましく、特に、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤が好ましい。
このような、水中不分離性混和剤あるいは増粘性添加剤をコンクリート組成物に配合することにより、骨材の一部に比重の小さな硼素骨材を用いた場合でも材料分離を起こすことがない。したがって、上記硼素骨材をコンクリート中に均一に分散させることができ、遮蔽コンクリートの低放射化性能を更に向上させることができる。
なお、上記増粘性添加剤を添加する際には、はじめに、セメント粉と石灰石粉との混合粉に、水、細骨材、コンクリート用化学混和剤、及び、上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを練り混ぜて混練物を作製した後、この混練物に上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を添加して再度混練し、最後に粗骨材を加えて混練し、コンクリート組成物を作製することが望ましい。また、上記化合物(Ａ)と上記化合物(Ｂ)の配合比としては、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合とすることが好ましい。
【００１０】
このように、本実施の形態によれば、セメントの一部を石灰石粉に置換えて成る低放射化コンクリート組成物に使用される骨材の一部に、低放射化材料であり、かつ、放射線の遮蔽効果を有する硼素を用いるとともに、上記コンクリート組成物に、セルロース系またはアクリル系の水溶性高分子を主成分とする水中不分離性混和剤あるいは、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）とを含有して成る増粘性添加剤を配合し、骨材の一部に比重の小さな硼素を用いた場合でも、上記硼素をコンクリート中に均一に分散させることができるようにしたので、低放射化部材の分布が均質な遮蔽コンクリートを容易に構築することができ、遮蔽コンクリートの低放射化性能を向上させることができる。
【００１１】
なお、上記実施の形態では、低放射化材料として硼素（Ｂ）を用いたが、上記骨材として、Ｆｅ，Ｔｉ，Ｐｂなどの金属材料、または、ＣａＣＯ3などのセラミックス、7Ｌｉ，
9Ｂｅ，11Ｂ，39Ｋ，40Ｃａ，51Ｖ，52Ｃｒ，56Ｆｅ，88Ｓｒ，89Ｙ，119Ｓｎ，139Ｌａ，140Ｃｅ，141Ｐｒ，207Ｐｂ，209Ｂｉ，210Ｐｏといった原子核を有する元素、あるいは、以下の原子核を多量に含む化合物を用いてもよい。特に、Ｐｂなどの重金属元素は上記硼素と同様に、放射線遮蔽効果を有するので、特に好ましい。なお、Ｆｅを用いる場合には、純度が低いとＣｏやＭｎなどの放射化元素を含むので、ある程度以上の純度のものを使用する必要がある。但し、上記低放射化材料は通常の骨材とは比重が異なるので、これをコンクリート中に均一に分散させるためには、上記例と同様に、上記コンクリート組成物に、上記水中不分離性混和剤または上記増粘性添加剤のような増粘性混和剤を配合する必要がある。
また、上記硼素骨材のような低放射化骨材の混合量によっては、必ずしもセメントの一部を石灰石粉に置換えたり、Ｎａ総量の少ないセメントを用いなくてもよく、普通ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、あるいは、白色ポルトランドセメントなどの一般のセメントを用いてもよい。
【００１２】
また、上記例では、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）としてカチオン性界面活性剤から選ばれる化合物を用い、第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）としてアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物を含有して成る増粘性添加剤を用いたが、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）としては、ドデカン酸アミドプロピルベタインなどの両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とＰＯＥ（３）ドデシルエーテル硫酸エステル塩などのアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、上記カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭化ナトリウムなどの臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、骨材として、通常の材料と異なる比重の低放射化材料を用いた場合でも、コンクリートの放射化を確実に低減することができるので、放射化の少ない放射線遮蔽用コンクリートを効率よく構築することができる。
また、医療施設利用者・医療関係者や施設のメンテナンス時における作業者などの放射線被爆が軽減されるとともに、クーリングタイムが低減されるので、施設のメンテナンス性が向上する。