(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属系の冷却材を使用する高速増殖炉型原子力発電用容器類や配管系、さらにアルカリ金属を電解液として使用する二次電池容器用の被覆材は、無水珪酸ナトリウム分を被覆材全体量に対し１３ｍｏｌ％以上含有する水ガラスを主成分とし、残部は他のアリカリ金属、アルカリ土類金属、または軽金属の一種以上よりなる珪酸塩系化合物とその結晶水及び水等の不可避含有物よりなり、これにより容器類を被覆後、加熱脱水処理又は低温脱水処理を行う、容器内のアルカリ金属漏洩時に、漏洩材が凝固し封孔効果を発揮する事を特徴とするアルカリ金属漏洩防止用被覆材。
【請求項２】
被覆材中のアルカリ金属珪酸塩の一部が、Ｌｉ２Ｏ系、Ｋ２Ｏ系の一種または二種である請求項１記載の被覆材。
【請求項３】
被覆材中のアルカリ土類金属珪酸塩、軽金属の珪酸複塩化合物がＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｒ、Ｙ、Ｂの一種以上を含む成分系である請求項１又は２記載の被覆材。
【請求項４】
被覆材の少なくとも一部がシリカゲル及び沸石類の一種以上である請求項１、２、３何れかに記載の被覆材。
【請求項５】
被覆材中のアルカリ土類金属系珪酸塩の少なくとも一部がポルトランドセメントである請求項１、２、３、４いずれかに記載の被覆材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  アルカリ金属を冷却材とする原子力発電用容器類やアルカリ金属を電解液として使用する充電用の２次電池の各種利用分野における漏洩災害を防ぐための容器被覆材を提供する。
【背景技術】
【０００２】  アルカリ金属類が漏洩した場合には、大気や水分との反応が急激に起こり、爆発的な燃焼反応となり、非常に危険である。しかしその対策は限定的である。２次電池では過充電防止対策を講じ、過熱防止を図っている。しかし大型のものでは、衝撃対策、火災防止上不十分であろう。
【先行技術文献】
【０００３】  原発用特許文献に、高速増殖炉型原子力発電用耐火物として炭酸ナトリウムを主成分とする成形耐火物の提案として、特許公開公報昭５４−１３１６２１号がある。炭酸ナトリウムを主成分としており、水ガラスを粘着剤として使用するものであるが、水ガラスの使用量が少なく、アルカリ金属の漏洩防止効果が不十分であると見られる。そこで公報の珪酸ナトリウム含有量を検証してみた。
【０００４】特許請求の範囲２に珪酸ナトリウムとして５〜２５％（重量％とみられる）の水ガラスを用いるとしている。しかし被覆材全体量に対する含有量は不明である。そのため公報１２４頁８項の代表例により、その対全体量比率としての含有量を検証した。公報１２４頁８項で、珪酸ナトリウムを最大量、他を最小量として、全体量５０２部であるから、珪酸ナトリウム分は２５０／５０２＝４９．８％である。さらにこれは水ガラス量であるから、珪酸ナトリウムが最大量の２５％とみても、４９．８％の２５％である１２．５％（ｍｏｌ％で１２．８％程度）である。１２５頁１０項、１２６頁１１項の実施例では、いずれも６重量％程度にすぎない。又１２５頁８項には、炭酸ナトリウムの水和物と珪酸ナトリウムを混合使用する場合に、乾燥時に成形体の内部が粉末状になりやすくポーラスになり、粉末珪酸ナトリウムの使用を勧めてはいるが、「しかしながら多量に使用することは耐ナトリウム性を減ずる要因となるので限度がある。」と述べている。すなわち水ガラスの効果としてはセラミックスの粘結材としての効果しか認めておらず、水ガラスの封孔作用効果の記述はない。本発明では、水ガラスを増量し、アルカリ金属漏洩時の凝固反応に着目し封孔効果をえている。又水ガラスは、溶材製造、鋳型成形用、セラミックス成形等に使用されるが、何れも添加量は数％程度であり、粘結材としての用途に限られていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  アルカリ金属系の冷却材を使用する高速増殖炉型原子力発電用容器類や配管系において、ナトリウム漏れによる事故防止方法、２次電池の液漏れ事故対策が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  アルカリ金属系の冷却材を使用する高速増殖炉型原子力容器類や配管系、さらには２次電池等の容器類において、主に珪酸ソーダ（水ガラス、Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２・ｍＨ２Ｏ、ｎ、ｍはモル数）により、固化、封孔するもので、Ｎａ２Ｏ・２ＳｉＯ２−ＳｉＯ２系珪酸ソーダを用いる。
この場合Ｎａ等の液が漏洩すると、例えばＮａ２Ｏとなり、珪酸ソーダとの界面のＮａ２Ｏが増加するため界面融点が上昇し固化状態となり凝固化が進むことになる。【０００７】  Ｎａ２Ｏ・２ＳｉＯ２−ＳｉＯ２系の共晶温度は、この成分系の状態図からＨ２Ｏなしの時ほぼ７８０℃で、ＳｉＯ２７３ｍｏｌ％にある。もちろん珪酸ソーダは当初のモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）、結晶水の量によって凝固状態は変化するので、どの水分量の水ガラスを使うか選定の必要はあるが、上記共晶成分のものを使えば、Ｎａの漏曵防止効果は十分にある。【０００８】  又ナトリウム漏曵時には、結晶水との反応で水素ガスの発生も考えられるが、結晶水不安定部分の適切排除と水素ガスの拡散、排除に配慮する。【０００９】この場合封孔材としてはＮａ２Ｏ−ＳｉＯ２系を用いたが、内容物がＫ、Ｌｉ等の場合にもＮａ２Ｏ成分系がそのまま適用できる。すなわちＫ２Ｏ−ＳｉＯ２系、Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２系の場合にも状態図からＫ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの増加で、融点上昇が認められるからである。もちろんＫ２Ｏ系、Ｌｉ２Ｏ系の水ガラスを用いることも可能である。従ってＮａ以外のアルカリ金属たとえばＣｓの凝縮凝固法としてもＮａ２Ｏ系水ガラスが使用できる。又アルカリ土類金属や軽金属、例えばＣａ、Ｂａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｙ、Ｂ等の酸化物を含む珪酸塩、珪酸複塩化合物も水ガラスと親和性があり使用できる。【００１０】  なおＮａ系水ガラスを使用する場合には、従来の粘着剤としての使用量を考慮し、無水珪酸ナトリウム１３ｍｏｌ％以上を本発明の範囲とするが、高濃度域の方がアルカリ金属との反応性の点で有利であり、１３ｍｏｌ％未満の含有量では、従来先願公報の通り、水ガラスとアルカリ金属の化学反応効果を知見出来ていないのである。【００１１】  被覆材の凝固乾燥には、加熱処理が有効であるが、加熱処理が適用困難な場合には、ゲル状高粘性液又は粉末状の珪酸ソーダ類の使用、２重殻構造にして内部に高粘性材を充填するか、さらには揮発性の水溶性有機溶剤類を添加した珪酸ソーダ液類の適用、吸水材の添加、ポルトランドセメント類の配合による硬化、減圧乾燥脱水等を行うことができる。【００１２】  吸水材としてはシリカゲルがあるが、その多孔質構造を利用し、アルカリ金属との反応、結晶水との反応を制御することが出来る。すなわちアルカリ金属の酸化、吸湿や脱水反応を制御できるので、適量を混合添加し活用できるものである。また粉末状の珪酸ソーダを混合しておくことにより、水分とアルカリ金属との反応を和らげる効果も期待できるので、混合使用できる。【００１３】  又ポルトランドセメントはカルシウム珪酸塩であるから、水ガラスとの親和性がよく被覆を強靭なものにすることが期待できるのである。かつその常温硬化反応で、水ガラス中の水分が使用されるので、上記の減圧乾燥脱水等と同様に低温脱水を可能にするものである。【００１４】  また類似の効果を発現するものに沸石、ゼオライトがあるが、これらはアルカリ金属、アルカリ土類金属の複珪酸塩であり、その多孔性からシリカゲルと同様の効果が得られるものである。よってこれらの添加も有効である。【００１５】  さらに被覆材強靭化の方法として上記被覆セラミクスと接着��が良い金属ファイバー等で繊維強化してもよい。これは被覆のひび割れ防止にも有効である。また容器類を２重殻構造にして、その間に被覆材を注入する構造にすれば、漏洩防止の効果は大きい。
【産業上の利用の可能性】
【００１６】アルカリ金属冷却系を持つ原子力発電構造でのアルカリ金属漏洩を防ぐことが出来る。又２次電池のアルカリ金属の漏洩防止にも有効である。