(57)【要約】【課題】  中性子が外部へ漏洩することを防止する遮蔽層形成を従来の樹脂パネル方式に比し、圧倒的に速く、安価で、かつ高い遮蔽性能をもつものを開発する。【解決手段】  発泡ウレタンの吹き付け口に粒状の灰ホウ石等の遮蔽材を圧送合流させて、均一分散状態のままで樹脂層を形成させるとした。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ液（イソシアネードとポリオール）とＢ液（ポリオール、発泡剤と触媒等）の２液を２液式発泡機を介して２孔式スプレーガンに圧送して発泡ウレタンの原材料をサイクロトロン等の放射線を発する装置が設置された部屋の内壁面、天井、床に吹き付けするに際し、接続管を介して該２孔式スプレーガンの吐出口に粒状の灰ホウ石の中性子遮蔽材料を圧送合流させるとして、該遮蔽材を均一に混入した発泡ウレタンの原材料の前記吹き付け施工をなし、当該原材料が吹き付け面へ到達すると瞬時になされる発泡と硬化とで遮蔽材料の密度が均一化された積層可、層厚調整可な確実な接着能を有した遮蔽層を形成するとしたことを特徴とする中性子遮蔽層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクロトロン等の放射線を発する装置が設置されている部屋の内壁面や天井、床などに、当該装置が発する中性子を遮蔽できる遮蔽層を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、遮蔽層を造り出す一般的な方法は、中性子が持つエネルギーの強さに従ってコンクリートの厚さを設計し、壁、天井及び床を構築することである。この方法の欠点としては、中性子のエネルギーによって厚さが１．５ｍ〜８ｍになるため、有効利用できるスペースがかなり少なくなること、コンクリートを厚さに応じて分けて打つために多大な時間を要すること、打ち継ぎやひび割れ防止等、コンクリートの品質管理が難しいことがある。
さらに、近年件数が増加している既存建物のリニューアル工事では、図面に示す如く、スペースに制限があるために、遮蔽するために必要な厚さへの、コンクリートを増し打ちすることは不可能な状況にある。
【０００３】
そこで、遮蔽層を薄厚で所定の遮蔽能が確保し得るものに置換しようとする種々の提案がなされており、例えば、樹脂１００質量部と灰ホウ石１８０〜３３０質量部とを含む遮蔽体原料を調整する工程と、前記遮蔽体原料を４０Ｔｏｒｒ以下にて脱気する工程と、前記遮蔽体原料を型枠に充填し硬化させる工程とを含む、中性子遮蔽体硬化物の製造方法及び該方法により製造してなる中性子遮蔽体硬化物がある。
【０００４】
ここに、灰ホウ石とは、２ＣａＯ・３Ｂ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏの化学式を有する物質を主成分として、好ましくはＢ２Ｏ３として４３．４９質量％以上含む鉱物である。
また、前記型枠への充填及び硬化は、平板状の硬化物を得る場合、好ましくは、幅及び長さ方向が概ね水平となるよう型枠を設置し、そこに前記遮蔽体原料を充填することが好ましい。灰ホウ石及び前記樹脂を前記特定の割合で含む遮蔽体原料をそのように硬化させることにより、平板状の硬化物の一方の面側に、樹脂に富んだ部分を構成し、他の面側に、灰ホウ石粒子の間隙に十分に樹脂が回りこみ、気泡が少なく灰ホウ石が密な部分を構成させることができ、得られる硬化物が、高い遮蔽能を有しながら強度も高いものとすることができる。
前記硬化させる工程の後、必要に応じて硬化した遮蔽体原料の一面を研磨し、樹脂に富んだ部分の厚さを所望のものとする等の加工を施し、目的の中性子遮蔽体硬化物を得る。
【０００５】
そして、原子力施設、医療施設等の施設において中性子を遮蔽するためのものとして、例えば平板状等の構造とすることができ、このような平板状の硬化物は、さらに他の基材と結合させて製品としてもよいが、他の基材と合わせなくても十分な強度を有する平板の製品とすることができる。そして、このような平板は、工場等で予め調製されたものを施工現場で壁、床、天井等の遮蔽すべき箇所に貼着するだけで遮蔽層を設けることができる、としている。
【０００６】
一方では、「従来より、重金属元素単体またはこれら重金属元素を含有する化合物がＸ線等の放射線を遮蔽する物質として有効であることは広く知られており、こうした重金属元素の特性をいかし、これらの放射線遮蔽物質を高濃度に充填した樹脂組成物は、放射線を遮蔽するための素材として既に市販され、多くの需要家の間で利用されているのが現状である。
しかし、このような放射線遮蔽物質を高濃度に充填した樹脂組成物には、次に述べるように、多くの利点があるものの、未だ実用性の面では十分満足のいくものではなかった。例えば、放射線遮蔽物質を配合した樹脂組成物の場合、原料となる合成樹脂と放射線遮蔽物質とを押出機等の混練機を使用して製造することが可能であり、しかも、樹脂組成物とすることにより、通常の合成樹脂と同様に任意の形状に成形加工することができるから、量産化が可能となる。このことは、昨今の放射線漏洩事故が多発する事情にも合致する。すなわち、放射線発生事業所周辺のみならず、放射線が直接関与しない施設まで放射線防護用の素材が供給できることとなっている。
しかし、こうした放射線遮蔽物質を配合した従来の樹脂組成物の技術では、その放射線遮蔽性能は、単に放射線遮蔽物質の充填量のみによって決定される。そのため、充填量を高度に増やすと、遮蔽効果は向上するものの、成形加工時に問題が生じ、例えば、合成樹脂との混練やこれを任意の形状に加工する成形加工機に対して著しい摩耗、破損を与えることになる。その上、高濃度充填の場合には、充填する重金属元素単体、或いはこれを含む化合物の分散性を向上しなければならないので、上記の成形加工機に対する負荷は、さらに増加することとなる。加えて、高濃度充填物の比重は極端に増加するため、運搬及び取扱に、それに伴う不都合が生ずるとともに、充填する重金属系物質は、一般に高価であり、これらの要因が、従来、放射線遮蔽用樹脂組成物を普及させない原因の一つとなっていた。」との指摘から、樹脂成形時の成形加工機への負担が少なく、放射線遮蔽性に優れ、かつ軽量であって安価な放射線遮蔽用樹脂組成物及びその製法を提供するとして、放射線遮蔽物質を配合した種々の樹脂組成物の構造について鋭意研究を重ねた結果、空隙相を組成物中に均一にかつ分散して存在させることにより、上記の課題が達成される（驚くべきことには、上記空隙相の存在により、空隙相が存在しない従来の樹脂組成物に較べて、放射線遮蔽性が向上するとういう予期外の作用効果を奏する。また、放射線遮蔽性を落とさずに、高価な放射線遮蔽物質の低減化が可能であり、しかも著しく軽量化された放射線遮蔽用樹脂組成物を提供できる。）ことを見出したとして、樹脂及び放射線遮蔽物質を含有する放射線遮蔽用樹脂組成物において、空隙相が組成物中に均一にかつ分散して存在することを特徴とする放射線遮蔽用樹脂組成物が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２７０３８６号公報
【特許文献２】特開２００２−４８８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しょうとする問題点は、均一分散が事実上不可能な樹脂材と放射能遮蔽物質との混練を経て、押し出し成型にあっては不都合を生じる成型を介して素材を提供し、さらに、この素材を日常に困難な貼り付け施工をして、やっと遮蔽層を形成する、という技術的非合理性、高コスト性にある。ちなみに、壁等を厚くできない場合、内壁面や天井に、パネル状の遮蔽材料を取り付ける方法がある。しかしながら、材料のコストがとても高額なこと、作業性が悪いため取り付けに多くの時間がかかること等から、部屋内の壁面全てに取り付けた事例はない。例として、幅６ｍ、奥行き６ｍ、高さ４ｍの部屋をパネル状の材料で遮蔽した場合のコスト試算結果は、約２〜４億円にもなる（材料費のみ、メーカーにより差が発生）。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、Ａ液（イソシアネードとポリオール）とＢ液（ポリオール、発泡剤と触媒等）の２液式発泡機を介して２孔式スプレーガンに圧送して発泡ウレタンの原材料をサイクロトロン等の放射線を発する装置が設置された部屋の内壁面、天井、床に吹く付けするに際し、接続管を介して該２孔式スプレーガンの吐出口に粒状の灰ホウ石の中性子遮蔽材料を圧送合流させるとして、該遮蔽材を均一に混入した発泡ウレタンの原材料の前記吹き付け施工をなし、当該原材料が吹き付け面へ到達すると瞬時になされる発泡と硬化とで遮蔽材料の密度が均一化された積層可、層厚調整可な確実な接着能を有した遮蔽層を形成するとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の中性子遮蔽層の形成方法は、２孔式スプレーガンの吐出口に粒状の遮蔽材料が圧送合流されることによって樹脂材中への均一混入が実現した瞬間に硬化層が形成されてしまうものであるので、従来技術が不可欠とした遮蔽材の樹脂材中への均一混入持続、これの次工程への搬送、成型中の均一性保持、素材の現場の貼り付け施工等の諸工程は全く不要となる。
しかして、本発明は、従来のコンクリートによる遮蔽技術と比較して、圧倒的に速く、安価で、かつ高い遮蔽性能を持つ中性子の遮蔽層を造り出すことができる。
これを詳しく列挙すると、
（１）容易に、短時間で遮蔽層を作ることができる。（発泡ウレタンの原材料と中性子を遮蔽できる材料を混合して、壁や天井に向けて吹き付ける。吹き付けられたそれらの材料は、壁や天井に接着して徐々に硬化しながら発泡し、遮蔽層を造り出す。）
（２）自己接着力が強いため、壁、天井共に剥離する可能性が極めて低い。
（３）従来技術と比較して、材料費と施工費のコストダウンが図られる。
（４）発泡により重力の影響を受けずに遮蔽材料の均一化が図られるので、遮蔽性能が良い層を形成することができる。（吹き付ける直前に、中性子を遮蔽できる材料を混入し、遮蔽層内部の遮蔽材料の偏りを防ぐと共に、発泡を利用することにより、重力の影響を受けずに密度が均一な遮蔽層を形成することができる。）
（５）発泡による体積の増加（＝層の厚さ）はコントロールが可能であり、中性子のエネルギーによって、密度と遮蔽層の厚さを自由に設計できる。（層の厚さを自由にコントロールできるため、スペースの制限がある場合には、高密度で薄い層を形成することができる。）
（６）コンクリートの増し打ちができない等、スペースの制限がある増改築時に、密度が高く、薄い遮蔽層を形成することが可能になる。
（７）ポリウレタンは優れた遮蔽性能を有しており、部屋に設置されているサイクロトロン等の機械からの発熱を遮断することができるので、波及効果として、隣接する空間の空調エネルギーが削減できる。
（８）中性子を遮蔽できる材料を加工せずに混入（在来のコンクリート中への混入では、遮蔽材が溶け出してコンクリート固化を妨げるために、溶け出しを阻止すべく焼却処理をしてから混入する必要があり、この処理のため遮蔽能の低下は避け得ないものであった。）することにより、より高い性能をもつ遮蔽層が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、図１，２に詳示される。
すなわち、Ａ液（イソシアネードとポリオール）とＢ液（ポリオール、発泡剤と触媒等）の２液を２液式発泡機を介して２孔式スプレーガンに圧送して発泡ウレタンの原材料をサイクロトロン等の放射線を発する装置が設置された部屋の内壁面、天井、床に吹く付けするに際し、接続管を介して該２孔式スプレーガンの吐出口に粒状の灰ホウ石等の中性子遮蔽材料を圧送合流させるとした。
【００１１】
ちなみに、ポリウレタンの自己接着力は、被着体がコンクリートの場合で、０．２５N／ｃｍ２あり、強い接着により剥離の可能性は極めて低い。
つまり、吹き付けは貼り付け施工でもあることとなる。
なお、発泡性樹脂の中でもポリウレタンは、ポリウレタンのプレポリマが常温で液状であるため、加熱溶融せずに混合することができるので好ましい。特に、発泡剤として水を使用する常温発泡硬質ポリウレタン樹脂は、常温で発泡が可能なため熱履歴を経ずに成形体を製造する上から好適である。
ポリウレタン樹脂としては、トルエンジイソシアネート、ジフエニルメタンジイソシアネートなどのジイソシアネート成分と、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイドなどで鎖延長したポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオールなどのポリオール成分とを約１：１に混合したものが好適に使用される。
ポリオール側にはトリエチルアミン、テトラメチルヘキサジアミンなどの第３級アミンや有機スズ化合物などの触媒やポリエーテルシロキサンなどの整泡剤及び発泡剤が添加される。
使用する発泡剤は、上記発泡性樹脂を劣化させないものであれば特に限定しないが、例えば、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソプチロニトリルのような化学的な分解により気体を発生する化学発泡剤、あるいはブタン、ペンタン、ジクロロジフロンメタン、モノクロロジフロンエタンのような樹脂の融点以下の沸点を有する有機ガス、または揮発性液体、または炭酸ガス、窒素、空気、アルゴン、ネオンなどのような無機ガス、あるいは水などを使用するが、これらは単独で使用してもよいし、２種類以上使用してもよい。      
安全性、環境保護の点から、無機ガスや水が好ましく、中でも、高い発泡倍率のものを得たいときには、炭酸ガスのように発泡性樹脂に対する溶解度の高いガスが、また常温発泡硬質ポリウレタン樹脂のような場合には、水が好適である。
また、灰ホウ石（２ＣａＯ・３Ｂ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ）の粒径は、スプレーガンの目詰まり防止を考えて、０．０７５ｍｍ〜０．６ｍｍを使うのが好ましい、重量比は中性子エネルギーにより決定するが、小型サイクロトロンの場合はエネルギーが小さいのでＡ液の約１０〜２０％が基準となる。
【００１２】
続いて、該遮蔽材を均一に混入した発泡ウレタンの原材料の前記吹き付け施工をなし、当該原材料が吹き付け面へ到達すると瞬時になされる発泡と硬化とで遮蔽材料の密度が均一化された積層可、層厚調整可な確実な接着能を有した遮蔽層を形成するとした。
なお、上記の遮蔽層の遮蔽実験では、中性子線源：Ｃｆ−２５２（カホニウム）で、普通コンクリートでは３００ｍｍの厚さが必要であったが、遮蔽材では１５０ｍｍで遮蔽できた。よって、２倍の遮蔽能力を有する。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
サイクロトロン等、放射線を発する装置が設置されている部屋の内壁面や天井、床などに中性子を遮蔽できる遮蔽層を圧倒的に速く、安価で、かつ高い遮蔽性能で要求される分野で有意義である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ａ，ｂは本発明の吹き付けシステム説明図、要部拡大説明図である。
【図２】本発明の遮蔽層形成過程説明図である。
【図３】遮蔽層施工必要現場の説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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