(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性子を発する施設を囲んで設けられたコンクリート部と、
前記コンクリート部に接して前記施設を囲むように設けられた含水部と、
水溶性高分子の水溶液が充填された密閉容器と、
を備え、
前記水溶液における水の割合は９８重量％以上であり、
前記密閉容器は前記含水部に充填されていることを特徴とする中性子遮蔽構造。
【請求項２】
前記コンクリート部は、前記施設を直接囲むように設けられた第一コンクリート部と、前記第一コンクリート部より外側に配置された第二コンクリート部とからなり、
前記含水部は、前記第一コンクリート部と前記第二コンクリート部との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の中性子遮蔽構造。
【請求項３】
前記含水部には前記密閉容器が複数収容されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の中性子遮蔽構造。
【請求項４】
前記含水部には箱体が配置され、
前記箱体の内部に前記密閉容器が収容されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の中性子遮蔽構造。
【請求項５】
前記箱体が鉄で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の中性子遮蔽構造。
【請求項６】
前記含水部より内側に鉄層が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の中性子遮蔽構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中性子遮蔽構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉や放射線利用施設等で中性子が発生する場合、その中性子が測定者や一般公衆に影響を与えないようにするため、発生した中性子を遮蔽する必要がある。中性子を遮蔽するためには、軽い原子核との弾性散乱により中性子のエネルギーを低下させ、施設等の外周に設けた遮蔽材料との吸収反応により中性子を捕獲することが効率的である。水素（Ｈ）の原子核は一個の陽子からなるので、全ての元素の中で、水素の原子核は最も軽く、水素の弾性散乱によるエネルギー損失は最も大きい。従って、中性子に対する水素の遮蔽能力は最も高く、中性子遮蔽材料としては水素を含む物質が最適である。水素を含む遮蔽材料として、例えば水、ポリエチレン、パラフィン、コンクリート等が知られている。
例えば、特許文献１には、シート若しくはボード状の挟持体を二枚重ね合わせ、これら挟持体の間に繊維若しくは多孔質体等からなる含水体層を挟んで保持し、この含水体層に
ゴムラテックスと高吸水性樹脂の混合液を含浸させた含水シート及び含水ボードが開示されている。
【０００３】
上述した遮蔽材料のうち、水、ポリエチレン及びパラフィンの中性子に対する遮蔽能力は同程度に高い。ポリエチレンとパラフィンについては、強度が弱いので、荷重がかかった際に破損し易い、価格が高い、という問題がある。水については、長期間経過すると変質・腐蝕・腐敗し易いという問題がある。原子炉では炉心部の中性子遮蔽材料として水が使用されているが、この水については水循環系によって高い水質を維持するように管理されているので、前述のような変質・腐蝕・腐敗の問題はない。但し、このような水質管理は一般的ではなく、原子炉全体や放射線利用施設の外周に適用することはコストの面でも難しい。
一方、コンクリートの中性子に対する遮蔽能力は、水、ポリエチレン及びパラフィンの中性子に対する遮蔽能力より劣る。しかしながら、コンクリートは比較的多くの水分を含有し、強度及び安定感に優れ、且つ安価であるため、中性子遮蔽材料として広く用いられている。
【０００４】
コンクリートの中性子に対する遮蔽能力の不足を補うためには、例えばコンクリートの厚み寸法を大きくする方法も考えられるが、水、ポリエチレン及びパラフィンと併用する方法も提案されている。
例えば、特許文献２には、中性子発生源又は中性子通路のまわりに空間を形成するケーシングと、高吸水性樹脂と中性子吸収剤との混合剤に水を加えることによって形成され、ケーシングによって形成された上記の空間を埋める充填体と、を有する中性子遮蔽体が開示されている。ケーシング等には、中性子と同時に放出されるγ線の遮蔽のためコンクリート及び鉛で出来た遮蔽体が付加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６２４９３号公報
【特許文献２】特開平５−３２３０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の含水シート及び含水ボードでは、二枚の挟持体の間に挟み込まれている多孔質体が密閉されていないので、多孔質体と大気との接触が防げず、多孔質体への雑菌の侵入及び多孔質体の酸化を防止できないという問題があった。
また、特許文献１に記載の含水シート及び含水ボードでは、二枚の挟持体の間に挟んだ多孔質体にゴムラテックスと高吸水性樹脂との混合液を含浸させる必要がある。また、特許文献２に記載の中性子遮蔽体では、高吸水性樹脂と中性子吸水剤との混合剤に水を加える必要がある。このように、水を保持させるための材料に水を含ませるための手間がかかり、原子炉や放射線利用施設等が大型化する程、即ち中性子を遮蔽するスペースが大きくなる程、遮蔽構造の構築に多大な手間がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、強度に優れ、変質・腐蝕・腐敗等を防ぐための管理や付属施設の設置を要することなく、より簡便に構築可能な中性子遮蔽構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の中性子遮蔽構造は、中性子を発する施設を囲んで設けられたコンクリート部と、前記コンクリート部に接して前記施設を囲むように設けられた含水部と、水溶性高分子の水溶液が充填された密閉容器と、を備え、前記水溶液における水の割合は９８重量％以上であり、前記密閉容器は前記含水部に充填されていることを特徴とする。
【０００９】
上記の中性子遮蔽構造では、施設からの中性子線がコンクリート部に含まれる水と、含水部の水溶液の水によって捕獲され、外側への中性子の漏洩が防止される。
上記の中性子遮蔽構造は、コンクリート部と、コンクリート部に接することで支持された含水部を備えているので、強度に優れている。また、コンクリート部には変質・腐蝕・腐敗等が生じ難いことに加え、含水部に充填される密閉容器には水の割合が高い水溶性高分子の水溶液が密閉されているので、含水部への外部からの雑菌等の侵入が防止され、コンクリート部と同様に、含水部にも変質・腐蝕・腐敗等が生じ難い。従って、上記の中性子遮蔽構造に対し、変質・腐蝕・腐敗等を防ぐための管理や付属施設の設置は不要である。
さらに、予め水溶性高分子の水溶液を密閉容器に密閉して準備し、中性子遮蔽構造の施工現場に持ち込むことで、施工現場の工程がより短く済み、中性子遮蔽構造がより簡便に構築される。
【００１０】
請求項２記載の中性子遮蔽構造において、前記コンクリート部は、前記施設を直接囲むように設けられた第一コンクリート部と、前記第一コンクリート部より外側に配置された第二コンクリート部からなり、前記含水部は前記第一コンクリート部と前記第二コンクリート部との間に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
上記の中性子遮蔽構造では、含水部が第一コンクリート部と第二コンクリート部との間に挟まれ、支持されることで、中性子遮蔽構造全体の強度が高まる。
【００１２】
請求項３記載の中性子遮蔽構造において、前記含水部には前記密閉容器が複数収容されていることを特徴とする。
【００１３】
上記の中性子遮蔽構造では、構築時に予め用意した密閉容器を含水部に複数収容することで、施工工程が効率良く進む。
【００１４】
請求項４記載の中性子遮蔽構造において、前記含水部には箱体が配置され、前記箱体の内部に前記密閉容器が収容されていることを特徴とする。
【００１５】
上記の中性子遮蔽構造では、箱体の内部に収容されることで密閉容器が安定して配置される。特に、複数の密閉容器を箱体の内部に収容する際には、箱体の各壁面によって複数の密閉容器の積層体の位置決めがなされ、施工工程が効率良く進む。また、施工現場外で予め箱体に複数の密閉容器を収容し、施工現場に持ち込み、箱体を所定の位置に配置すれば、施工工程がより短く済む。
【００１６】
請求項５記載の中性子遮蔽構造において、前記箱体が鉄で構成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記の中性子遮蔽構造では、箱体の強度が高まり、且つ施設からの比較的強いエネルギーの中性子線に対する遮蔽能力も高まる。ここで、比較的強いエネルギーとは、例えば１０６ｅＶ＝１０ＭｅＶ以上のことをいう。
【００１８】
請求項６記載の中性子遮蔽構造において、前記含水部より内側に鉄層が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
上記の中性子遮蔽構造では、特に施設からの中性子線のエネルギーが比較的強い場合、鉄層で高エネルギーの中性子線が捕獲され、その外側に配置された含水部の水溶液中の水によって低エネルギーの中性子線が捕獲される。このように、施設からの中性子線のエネルギーが強い場合であっても、中性子に対する遮蔽能力が高まり、中性子の外部への漏洩防止の効果が充分得られる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の中性子遮蔽構造は、強度に優れ、変質・腐蝕・腐敗等を防ぐための管理や付属施設の設置を要することなく、より簡便に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る中性子遮蔽構造の平面図である。
【図２】図１に示すＧ−Ｇ線で矢視した中性子遮蔽構造の断面図である。
【図３】各材質から漏洩する中性子線量を算出した際のモデルを示す概略図である。
【図４】コンクリート、水、鉄及び鉛の厚み寸法と各材質から漏洩する中性子線量率との関係を示すグラフである。
【図５】水又は鉄において、各材質に照射された中性子のエネルギースペクトルを示すグラフであって、（ａ）は水に関するものであり、（ｂ）が鉄に関するものである。
【図６】本発明を適用した第一実施形態の中性子遮蔽構造を示す図であり、図１に示すＧ−Ｇ線で矢視した場合に対応する断面図である。
【図７】本発明を適用した第二実施形態の中性子遮蔽構造を示す図であり、図１に示すＧ−Ｇ線で矢視した場合に対応する断面図である。
【図８】表１に示す試験例２の構成を備えた中性子遮蔽構造の断面図である。
【図９】表１に示す試験例７の構成を備えた中性子遮蔽構造の断面図である。
【図１０】表１に示す試験例１から試験例６及び比較例１の構成を備えた中性子遮蔽構造の厚み寸法と各中性子遮蔽構造から漏洩する中性子線量率との関係を示すグラフである。
【図１１】表１に示す試験例５、試験例７及び試験例８、比較例１及び比較例２の構成を備えた中性子遮蔽構造の厚み寸法と各中性子遮蔽構造から漏洩する中性子線量率との関係を示すグラフである。
【図１２】表１に示す試験例１、試験例９から試験例１１、比較例１の構成を備えた中性子遮蔽構造の厚み寸法と各中性子遮蔽構造から漏洩する中性子線量率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る中性子遮蔽構造１は、図１に示すように中性子を発する施設Ｐを囲んで設けられたコンクリート部２と、図２に示すようにコンクリート部２に接して施設Ｐを囲むように設けられた含水部４と、を備えている。
施設Ｐは、例えば中性子発生源、原子炉等を含む放射線利用施設であり、中性子を発する施設であれば、特に限定されない。以下、中性子遮蔽構造１において、施設Ｐに対して近い方を「内側」とし、施設Ｐに対して遠い方を「外側」とする。
なお、図２では、内側のコンクリート部２と外側のコンクリート部２との間に含水部４が配置された構成を例示しているが、後述するようにコンクリート部２と含水部４との相対位置関係は図２の例に限定されない。
【００２３】
コンクリート部２は、建築物の建築に使用される一般的なコンクリートから構成されている。コンクリート部２の重量含水率は、例えば５％から８％である。但し、コンクリート部２を構成するコンクリートの組成及び重量含水率は、施設Ｐの構造、形状、中性子遮蔽構造１に必要とされる強度等を勘案して、適切に設定されている。
【００２４】
さらに、中性子遮蔽構造１は水溶性高分子（図示略）の水溶液が充填された密閉容器８を備え、密閉容器８は含水部４に充填されている。
水溶性高分子としては、例えば、保冷剤等で使用されている吸水性の高いカルボキシメチルセルロール（ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ：ＣＭＣ）、ポリアクリル酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ：ＰＶＰ）等が挙げられる。
水溶性高分子を含む水溶液における水の割合は９８重量％以上であり、この水溶液は高い吸水性を持つゲルとなる場合が多い。
【００２５】
ここで、コンクリート、水、鉄及び鉛を例にとり、各材質の厚み寸法と各材質を通過した後の中性子線量について検討する。
図４のグラフは、図３に示すように比較的高エネルギーの２３５ＭｅＶの陽子ビームを縦１４ｃｍ×横１４ｃｍ×厚み７ｃｍの寸法の鉄製のターゲットに当て、ターゲットから２００ｃｍ離れた中性子遮蔽構造の各材質（図３ではコンクリートのみを例示している）から漏洩する中性子線量率を算出したものである。ビームロスは１０ｎＡ・ｍｉｎ／ｗｅｅｋとした。コンクリートについては、一般に広く用いられているポルトランドセメントの物性値を用いて中性子線量率を算出した。
図３に示すように、コンクリート、水、鉄は鉛に比べて中性子に対する遮蔽能力（以下、単に「遮蔽能力」という場合がある）が高い。但し、コンクリートと水については、厚み寸法が増す程、遮蔽能力が鉛と同程度になる。水については、厚み寸法が１８０ｃｍを超えると鉛よりも遮蔽能力が低くなる。
なお、鉛等の重元素では中性子増倍効果が顕著に表れる。
【００２６】
また、図５のグラフは、各材質においてターゲット側の端面から外側へ１０ｃｍまでの部分、ターゲット側の端面に対し１００ｃｍから１１０ｃｍの部分、及び、ターゲット側の端面から１９０ｃｍとターゲットとは反対側の端面との間の部分、の各部分で捕獲されずに残存する中性子のエネルギースペクトルを算出したものであって、（ａ）は水についての算出結果であり、（ｂ）は鉄についての算出結果である。図５の横軸は、各材質から漏洩する中性子のエネルギーを示し、グラフの右側に向かうに従って強くなることを示している。
図５に示すように、水及び鉄については、外側の部分になる程、中性子に対する遮蔽能力が高くなる。但し、水については、比較的エネルギーの低い（例えば、１０６ｅＶ＝１０ＭｅＶ未満の）中性子に対する遮蔽能力は充分発揮されるが、エネルギーの高い（例えば、１０６ｅＶ＝１０ＭｅＶ以上の）中性子に対する遮蔽能力は低下し、高エネルギーの中性子が水から漏洩してしまう。この傾向は、外側の部分になる程、顕著に表れている。一方、鉄については、エネルギーの高い中性子に対する遮蔽能力が高く、外側の部分になる程、エネルギーの高い中性子に対する遮蔽能力が極めて高くなる。
【００２７】
上述のように、コンクリート、水及び鉄の中性子に対する遮蔽能力は、互いに異なる。従って、中性子遮蔽構造１は、少なくともコンクリート部２、含水部４を備え、さらに施設Ｐからの中性子のエネルギーが比較的高い場合には、鉄からなる構成（含鉄部）を備えることが好ましい。コンクリート部２及び含水部４の配置及び厚み寸法、含鉄部の有無は、図４及び図５に例示したような各材質の遮蔽能力を勘案して適宜変更することができる。
【００２８】
以下、本発明を適用した中性子遮蔽構造の実施形態について、図面を参照し、説明する。
【００２９】
（第一実施形態）
図６に示すように、第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａでは、コンクリート部２は、第一コンクリート部５と、第一コンクリート部５とは間隔をあけて、第一コンクリート部５より外側に配置された第二コンクリート部６からなる。
含水部４は第一コンクリート部５と第二コンクリート部６との間に設けられている。含水部４に充填される水（即ち、水溶性高分子の水溶液）は外側に配置される程、遮蔽能力が高まることから、含水部４は中性子遮蔽構造１Ａの中心よりも外側に配置されていることが好ましく、中性子遮蔽構造１Ａの最も外側に配置されていることがより好ましい。
【００３０】
含水部４には、箱体１０が配置されている。箱体１０の材質としては、例えば、木材、鉄等の金属等が挙げられ、施設Ｐからの中性子のエネルギーが比較的低い（例えば、１０６ｅＶ未満の）場合は、限定されない。特に、施設Ｐからの中性子のエネルギーが高い（例えば、１０６ｅＶ以上の）場合は、箱体１０が鉄から構成されていることが好ましい。このような構成では、施設Ｐからの中性子線が箱体１０の内側壁１０ａ及び外側壁１０ｂを通過する過程で、中性子が鉄にも捕獲される。
【００３１】
含水部４には密閉容器８が複数収容されている。第一実施形態では、箱体１０の内部に密閉容器８が複数収容されている。密閉容器内の水溶液の変質・腐蝕・腐敗等をより確実に防ぐため、含水部４の内部、即ち箱体１０の内部には窒素等の不活性ガスが封入されることが好ましい。
【００３２】
密閉容器８の本体（即ち、水溶性高分子（図示略）の水溶液を充填する容器）は、含水部４に複数配置可能な大きさで形成された小型の箱体であり、例えば、プラスチック等から構成されている。但し、密閉容器８の本体は、ナイロンポリや不織布からなる袋であってもよく、含水部４に複数配置可能であり、水溶性高分子の水溶液を充填することができれば、特に限定されない。
【００３３】
例えば、施設Ｐから最大エネルギー２３５ｅＶの中性子が発せられる場合、中性子遮蔽構造１Ａ全体の厚み寸法に対して、第一コンクリート部５の厚み寸法ｔ１は５％以上２０％以下、含水部４のうち密閉容器８が充填される厚み寸法ｔ２は５％以上１５％以下、箱体１０の内側壁１０ａ及び外側壁１０ｂの厚み寸法ｔ４は５％以上１０％以下、第二コンクリート部６の厚み寸法ｔ３は６０％以上８０％以下であることが好ましい。このように構成することで、中性子遮蔽構造１Ａの遮蔽能力が高まる。
【００３４】
中性子遮蔽構造１Ａを施工する際には、施工現場外で箱体１０に予め密閉容器８を複数収容及び充填し、窒素等を封入し、密閉しておくとよい。
施工現場では先ず、型枠を所定の位置に配置した後、コンクリートを打設し、第一コンクリート部５を設ける。その後、第一コンクリート部５の外側に間隔をあけて型枠を配置した後、コンクリートを打設し、第二コンクリート部６を設ける。
次に、第一コンクリート部５と第二コンクリート部６との間に、上述のように密閉容器８を充填した箱体１０を配置する。必要に応じて、第一コンクリート部５と箱体１０との間や箱体１０と第二コンクリート部６との間にコンクリートを補充する。
上述の工程により、中性子遮蔽構造１Ａを施工することができる。但し、中性子遮蔽構造１Ａの施工工程は、上述の工程に限定されるものではない。作業効率の向上が図れる等の場合は、例えば、上述のように第一コンクリート部５を設けた後、第一コンクリート部５の外側に密閉容器８を充填した箱体１０を配置し、箱体１０の外側に型枠を配置した後、コンクリートを打設し、第二コンクリート部６を設けてもよい。
【００３５】
上記説明した第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａでは、施設Ｐで発生した中性子線が第一コンクリート部５に含まれる水によって捕獲され、含水部４に収容された水溶性高分子の水溶液中の水によっても捕獲され、さらに第二コンクリート部６によっても捕獲される。これにより、中性子遮蔽構造１Ａの中性子に対する遮蔽能力が発揮され、外側への中性子の漏洩を防止することができる。
また、上記説明した第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａは、第一コンクリート部５及び第二コンクリート部６を備えていることで、優れた強度を備えている。そして、含水部４を第一コンクリート部５と第二コンクリート部６との間に配置することで、含水部４を保護し、中性子遮蔽構造１Ａ全体としての強度を維持することができる。
また、上記説明した第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａでは、コンクリートを用いることで第一コンクリート部５及び第二コンクリート部６における腐食や腐敗等の懸念を払拭し、腐食や腐敗等の懸念がなく、適度な粘性を有する安定した水溶液を密閉容器８に密閉することで、含水部４における腐食や腐敗等をより確実に防止することができる。従って、水の変質・腐食・腐敗等を防ぐための管理や付属施設の設置も不要とし、中性子遮蔽構造１Ａの大型化を抑えることができる。
また、上記説明した第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａでは、前述の水溶液を密閉容器８に密閉するので、施工時の所定の位置への配置や運搬等における取り扱いを容易にすることができる。その結果、大型の中性子遮蔽構造１Ａの構築であっても、より簡便に行うことができる。
【００３６】
また、第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａによれば、含水部４に複数の密閉容器８を収容することで、前述の水溶液を密閉容器８毎に取り扱い可能とし、中性子遮蔽構造１Ａの施工工程の効率化を図ることができる。
さらに、含水部４に箱体１０を配置し、箱体１０の内部に複数の密閉容器８を収容することで、複数の密閉容器８を箱体１０の壁面に沿って効率良く積層することができる。施工現場外で箱体１０の内部に予め複数の密閉容器８を充填し、施工現場に持ち込めば、箱体１０を所定の位置（即ち、第一コンクリート部５と第二コンクリート部６との間）に配置するだけで、含水部４を設置することができる。
【００３７】
また、施設Ｐから発せられる中性子のエネルギーがより高い場合、第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａにおいて、箱体１０を鉄で構成することにより、コンクリート部２や含水部４に含まれる水では捕獲しきれない高エネルギーの中性子を内側壁１０ａ及び外側壁１０ｂの鉄で捕獲することができる。従って、箱体１０を鉄で構成することにより、より高エネルギーの中性子に対する中性子遮蔽構造１Ａの遮蔽能力を高めることができる。
【００３８】
なお、第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａの変形例として、施設Ｐから発せられる中性子のエネルギーが低く、施工上差し支えなければ、箱体１０を設けずに、第一コンクリート部５と第二コンクリート部６との間の含水部４に複数の密閉容器８を積層してもよい。これにより、大型の箱体１０を用意せずに済み、箱体１０を移動・運搬するための大型クレーン等の機器も不要となり、コストも抑えられる。
また、第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａの別の変形例として、施設Ｐから発せられる中性子のエネルギーが低く、施工上差し支えなければ、箱体１０を密閉容器８として扱い、箱体１０の内部に直接、水溶性高分子の水溶液を収容してもよい。この場合は、水溶性高分子の水溶液の腐食や腐敗等をより確実に防止する目的で、箱体１０の内面に抗菌処理が施されていることが好ましい。
【００３９】
また、前述のように、水は中性子遮蔽構造１Ａの外側に配置される程、中性子遮蔽構造１Ａの外側から漏洩する中性子線量は減少するので、含水部４は中性子遮蔽構造１Ａの厚み方向の中心よりも外側に配置されていることが好ましく、中性子遮蔽構造１Ａの最も外側に配置されていることがより好ましい。そこで、第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａの別の変形例として、施工上差し支えなければ、第一コンクリート部５の厚み寸法を充分にとって第二コンクリート部６を省略し、第一コンクリート部５の外側に接して含水部４を設けてもよい。これにより、中性子遮蔽構造１Ａの遮蔽能力をより高めることができる。このように含水部４をコンクリートからなる構造（即ち、コンクリート部２）より外側に配置し、含水部４の外側壁が露出する場合には、含水部４及び中性子遮蔽構造１Ａの強度の低減を抑える目的で、箱体１０を使用する方が好ましい。
【００４０】
（第二実施形態）
次いで、本発明を適用した第二実施形態の中性子遮蔽構造１Ｂについて、説明する。なお、第二実施形態の中性子遮蔽構造１Ｂの構成要素のうち、第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａと同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
図７に示すように、中性子遮蔽構造１Ｂは、中性子遮蔽構造１Ａの構成要素に加え、鉄層１２と、第三コンクリート部７と、を備えている。
【００４１】
鉄層１２は、第一コンクリート部５と第二コンクリート部６との間に配置されている。鉄層１２は、中性子遮蔽構造１Ｂの大きさ、鉄層１２の厚み寸法ｔ５等に合う寸法を有する鉄製のブロックで構成されていてもよく、複数の鉄板を厚み方向に重ねてもよい。鉄層１２の酸化・劣化等を防止する目的で、鉄層１２の側端部には耐水性を有するコーティングが施されていることが好ましい。
【００４２】
第三コンクリート部７は、コンクリート部２の一部であり、第一コンクリート部及び第二コンクリート部６と同様に、建築物の建築に使用される一般的なコンクリートから構成されている。
【００４３】
含水部４は、第二コンクリート部６と第三コンクリート部７との間に配置されている。
図４及び図５のグラフで示した水の遮蔽能力からもわかるように、中性子遮蔽構造１Ａと同様、含水部４は中性子遮蔽構造１Ｂの厚み方向の中心よりも外側に配置されていることが好ましく、中性子遮蔽構造１Ｂの最も外側に配置されていることがより好ましい。但し、中性子遮蔽構造１Ｂの強度を高め、施工し易くする観点から、図７に示すように含水部４の外側には第三コンクリート部７が設けられていることが好ましい。
また、施設Ｐから発せられる中性子のエネルギーが低くなる程、鉄層１２と含水部４の間隔が小さい方が好ましい。箱体１０が鉄から構成され、鉄層１２の外側壁に箱体１０の内側壁１０ａが当接する場合は、鉄層１２と箱体１０とが一体化されていてもよい。その場合は、鉄層１２と一体化された箱体１０の内側壁１０ａが高エネルギーの中性子を良好に捕獲できる厚み寸法を有することが好ましい。
【００４４】
例えば、施設Ｐから最大エネルギー２３５ｅＶの中性子が発せられる場合、中性子遮蔽構造１Ｂ全体の厚み寸法に対して、第一コンクリート部５の厚み寸法ｔ１は１％以上１０％以下、含水部４のうち密閉容器８が充填される厚み寸法ｔ２は５％以上１５％以下、箱体１０の内側壁１０ａ及び外側壁１０ｂの厚み寸法ｔ４は１％以上５％以下、第二コンクリート部６の厚み寸法ｔ３は４０％以上７０％以下、鉄層１２の厚み寸法ｔ５は１０％以上２０％以下、第三コンクリート部７の厚み寸法ｔ６は５％以上１０％以下であることが好ましい。このように構成することで、中性子遮蔽構造１Ｂの遮蔽能力が高まる。
【００４５】
上記説明した第二実施形態の中性子遮蔽構造１Ｂによれば、施設Ｐで発生した中性子線が第一コンクリート部５に含まれる水によって捕獲され、鉄層１２に含まれる鉄によって捕獲され、第二コンクリート部６によって捕獲され、含水部４に収容された水溶性高分子の水溶液中の水によって捕獲され、さらに第三コンクリート部７によっても捕獲される。これにより、中性子遮蔽構造１Ａの中性子に対する遮蔽能力がより強く発揮され、外側への中性子の漏洩をさらに防止することができる。
また、上記説明した第二実施形態の中性子遮蔽構造１Ｂは、第一実施形態の中性子遮蔽構造１Ａの構成要素を備えているので、中性子遮蔽構造１Ａと同様の作用効果が得られる。
【００４６】
さらに、上記説明した第二実施形態の中性子遮蔽構造１Ｂでは、含水部４の内側に鉄層１２が設けられていることで、施設Ｐから例えば１０ＭｅＶ以上の高エネルギーの中性子が発せられた場合であっても、中性子遮蔽構造１Ｂの中性子に対する高い遮蔽能力が発揮される。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。
例えば、中性子遮蔽構造１は、図１、図６及び図７に示すように施設Ｐを囲む側壁部だけではなく、必要に応じて、施設Ｐを囲む天井や床としても適用可能である。また、中性子遮蔽構造１の形状は、施設Ｐの大きさや形状に応じて、円形、球形等であってもよい。
【試験例】
【００４８】
以下、本発明に係る中性子遮蔽構造１の試験例について説明する。なお、本発明に係る中性子遮蔽構造１は、以下説明する試験例に限定されるものではない。
【００４９】
図３に示す設定において、中性子遮蔽構造として、上述した第二実施形態の中性子遮蔽構造１Ｂを採用した。但し、箱体１０は省略した。中性子遮蔽構造１Ｂの厚み寸法は２００ｃｍとし、第一コンクリート部５、鉄層１２、第二コンクリート部６、含水部４、第三コンクリート部７の各厚み寸法を表１に示すように変化させ、中性子遮蔽構造１Ｂから漏洩する中性子線量率の厚み依存性を算出した。図８には、表１に示す試験例２の構成を備えた中性子遮蔽構造の断面図を例示した。図９には、表１に示す試験例７の構成を備えた中性子遮蔽構造の断面図を例示した。比較のため、厚み寸法２００ｃｍのコンクリートからなる中性子遮蔽構造を比較例１とし、含水部４を備えず、厚み寸法ｔ１が３０ｃｍの第一コンクリート部５、厚み寸法ｔ５が４０ｃｍの鉄層１２、厚み寸法ｔ３が１３０ｃｍの第二コンクリート部６と、を備えた中性子遮蔽構造を比較例２として、これらの中性子遮蔽構造から漏洩する中性子線量率の厚み依存性も算出した。計算コードには、３次元モンテカルロコードＰＨＩＴＳ２を用いた。
【００５０】
【表１】
0006524530.tif 000002
【００５１】
図１０及び図１１に示すように、中性子遮蔽構造１Ｂを採用した試験例１から試験例８の各中性子遮蔽構造の外側において、比較的高エネルギーの２３５ＭｅＶの陽子ビームのビームロスにより発生した中性子線量が低減し、各試験例の中性子遮蔽構造で中性子に対する遮蔽能力が発揮されていることがわかる。
また、図１０を見ると、鉄層１２の厚み寸法ｔ５が４０ｃｍである試験例５の中性子遮蔽構造は、鉄層１２の厚み寸法ｔ５が３０ｃｍである試験例１から試験例４及び試験例６、比較例１の各中性子遮蔽構造よりも優れた遮蔽能力を発揮している。これにより、例えば２３５ＭｅＶの陽子ビームのビームロスにより発生した中性子の遮蔽では、１０ＭｅＶ以上の高エネルギーの中性子を減速させることが重要であり、鉄層１２がこれに寄与しており、鉄等の中重元素による中性子遮蔽層が好適に機能することを確認した。特に、コンクリート部２における１０ＭｅＶ以上の高エネルギーの中性子の透過率が高いため、鉄層１２の厚み寸法ｔ５を増やすことが、高エネルギーの中性子の遮蔽に有用であることを確認した。
【００５２】
また、図１１を見ると、第一コンクリート部５、鉄層１２及び第二コンクリート部６を備えていると、含水部４の厚み寸法ｔ２が０ｃｍから１０ｃｍ、２０ｃｍ、４０ｃｍと変化しても、各中性子遮蔽構造における遮蔽能力は大きく変化していない。これにより、例えば１ＭｅＶ以下の比較的低エネルギーの中性子を減速させるためには、含水部４の厚み寸法ｔ２は１０ｃｍ程度で充分であると推測される。
【００５３】
また、図１２を見ると、何れも鉄層１２を内側に配置し、含水部４を外側に配置した試験例９から試験例１１において、比較例１よりも優れた遮蔽能力が発揮されている。また、含水部４が最も外側に配置されている（即ち、第三コンクリート部７の厚み寸法ｔ６が０ｃｍである）試験例１の中性子遮蔽構造は、含水部４の外側にそれぞれ厚み寸法ｔ６が０ｃｍから１３０ｃｍ、１００ｃｍ、３０ｃｍの第三コンクリート部７を備える試験例９から試験例１１の各中性子遮蔽構造よりもさらに優れた遮蔽能力を発揮している。これらの結果から、陽子線や中性子線を発する施設Ｐに対して、中性子遮蔽構造１Ｂの遮蔽能力を高めるためには、鉄層１２をより内側に配置し、含水部４を最も外側に配置することが好ましいことを確認した。
【００５４】
上述した試験例より、本発明に係る中性子遮蔽構造１によれば、中性子に対する遮蔽能力が良好に発揮され、コンクリート部２、含水部４及び鉄層１２の配置及び各構成要素の厚み寸法を調整することで、高エネルギーの中性子に対する遮蔽能力も高まることを確認した。
【符号の説明】
【００５５】
２  コンクリート部
４  含水部
５  第一コンクリート部
６  第二コンクリート部
８  密閉容器
１０  箱体
１２  鉄層
Ｐ  施設
【図１】
0006524530.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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