(57)【要約】【課題】潤沢な原料で製造可能であり、高い遮蔽能力を有する中性子遮蔽体を提供する。【解決手段】［１］吸水性ポリマー、水、及びセメントを含む中性子遮蔽部材２と、中性子遮蔽部材２を保持する保持部材３と、を備えた中性子遮蔽体１。［２］前記保持部材がコンクリート製の箱であり、前記箱の中に前記中性子遮蔽部材が保持されてなる上記中性子遮蔽体。［３］前記中性子遮蔽部材の総質量に対する当該中性子遮蔽部材に含まれる水分の総含有量が、５０〜８０質量％である上記中性子遮蔽体。［４］前記中性子遮蔽部材の総質量に対する前記セメントの含有量が、１０〜４０質量％である中性子遮蔽体。［５］前記中性子遮蔽部材の総質量に対する前記吸水性ポリマーの含有量が、１〜１０質量％である上記中性子遮蔽体。［６］前記吸水性ポリマーが、ポリアクリル酸又はその誘導体からなる上記中性子遮蔽体。【選択図】図１
2016206145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水性ポリマー、水、及びセメントを含む中性子遮蔽部材と、前記中性子遮蔽部材を保持する保持部材と、を備えたことを特徴とする中性子遮蔽体。
【請求項２】
前記保持部材がコンクリート製の箱であり、前記箱の中に前記中性子遮蔽部材が保持されてなることを特徴とする請求項１に記載の中性子遮蔽体。
【請求項３】
前記中性子遮蔽部材の総質量に対する当該中性子遮蔽部材に含まれる水分の総含有量が、５０〜８０質量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の中性子遮蔽体。
【請求項４】
前記中性子遮蔽部材の総質量に対する前記セメントの含有量が、１０〜４０質量％であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の中性子遮蔽体。
【請求項５】
前記中性子遮蔽部材の総質量に対する前記吸水性ポリマーの含有量が、１〜１０質量％であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の中性子遮蔽体。
【請求項６】
前記吸水性ポリマーが、ポリアクリル酸又はその誘導体からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の中性子遮蔽体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分を含む中性子遮蔽体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高い透過力のある中性子線を遮蔽する目的でコンクリート製の遮蔽体が使われている。例えば、コンクリートの骨材としてコレマナイトやヒルガダイト等の含ホウ素鉱物を使用し、コンクリート中のホウ素濃度を高めることにより、中性子線の遮蔽能力を高める技術が開示されている（特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１６４５号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４１３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記含ホウ素鉱物は国内で生産されておらず、全て輸入に依存しているため国内で安定的に利用することに障害が生じる恐れがある、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、潤沢な原料で製造可能であり、高い遮蔽能力を有する中性子遮蔽体の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］吸水性ポリマー、水、及びセメントを含む中性子遮蔽部材と、前記中性子遮蔽部材を保持する保持部材と、を備えたことを特徴とする中性子遮蔽体。
［２］前記保持部材がコンクリート製の箱であり、前記箱の中に前記中性子遮蔽部材が保持されてなることを特徴とする上記［１］に記載の中性子遮蔽体。
［３］前記中性子遮蔽部材の総質量に対する当該中性子遮蔽部材に含まれる水分の総含有量が、５０〜８０質量％であることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の中性子遮蔽体。
［４］前記中性子遮蔽部材の総質量に対する前記セメントの含有量が、１０〜４０質量％であることを特徴とする上記［１］〜［３］の何れか一項に記載の中性子遮蔽体。
［５］前記中性子遮蔽部材の総質量に対する前記吸水性ポリマーの含有量が、１〜１０質量％であることを特徴とする上記［１］〜［４］の何れか一項に記載の中性子遮蔽体。
［６］前記吸水性ポリマーが、ポリアクリル酸又はその誘導体からなることを特徴とする上記［１］〜［５］の何れか一項に記載の中性子遮蔽体。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の中性子遮蔽体によれば、水が本来的に有する中性子線を吸収する性質を利用するため、高い遮蔽能力を示す。また、その水は吸水性ポリマーに吸収された状態で安定に保たれており、外部へ流出する恐れがない。さらに、吸水性ポリマー及び水は含ホウ素鉱物に比べて潤沢な原料であり、安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る中性子遮蔽体の第一実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る中性子遮蔽体の第一実施形態は、図１に示す様に、吸水性ポリマー、その吸水性ポリマーに吸収された水、及びセメントを含む中性子遮蔽部材２と、中性子遮蔽部材２を保持する保持部材３と、を備えた中性子遮蔽体１である。
【００１０】
保持部材３は容器部３ａと蓋部３ｂとからなり、容器部３ａの中に中性子遮蔽部材２が保持されて、蓋部３ｂによって密封されている。
【００１１】
保持部材３の材料は特に限定されないが、中性子遮蔽部材２に含まれる水分が蒸発し難い、水分透過性の低い材料であることが好ましい。このような材料として、例えば、コンクリート、セラミックス、木材、合成樹脂等が挙げられる。
【００１２】
保持部材３の形態は、内部に中性子遮蔽部材２を保持することが可能な形態であれば特に限定されず、中性子遮蔽部材２を安定に保持し、持ち運びや設置が容易である観点から、図１に示す様に、コンクリート製の箱型部材であることが好ましい。
また、箱型に替えて、樹脂製の袋を保持部材として使用した袋型の保持部材であってもよい。
【００１３】
中性子遮蔽部材２の総質量に対する当該中性子遮蔽部材に含まれる水分の総含有量は、例えば、５０〜８０質量％が好ましく、６０〜８０質量％がより好ましく、７０〜８０質量％がさらに好ましい。
【００１４】
ここで、前記水分の総含有量には、前記吸水性ポリマーに吸収された水だけでなく、中性子遮蔽部材２を構成する前記吸水性ポリマー以外の材料、例えばセメント、に保持された水も含まれる。
前記水分の総含有量の上記範囲の下限値以上であると、遮蔽性能をより向上させることができる。上記範囲の上限値以下であると、保持部材の安定性をより向上させることができる。例えば、水分の総含有量が極度に高い場合、当該水分が吸水性ポリマーに吸収されずに自由に流動可能な状態の自由水となる場合がある。このような自由水は保持部材３の外部へ流出する恐れがあるので、自由水が存在しないことが好ましい。したがって、中性子遮蔽部材２に含まれる水分の総含有量は、吸水性ポリマー及びセメントの少なくとも一方に保持され得る量以下であることが好ましい。
【００１５】
中性子遮蔽部材２に含まれる水分の総含有量は、例えば、公知の水分計を使用して測定するか、より正確には、ＪＩＳ Ａ １１２５に準拠して、破砕した中性子遮蔽部材２を１０５℃で乾燥させて、乾燥前後の質量を測定して算出することができる。
【００１６】
前記水分の総含有量が７０〜８０質量％である場合、中性子線を充分に遮蔽する観点から、中性子線が中性子遮蔽部材に入射する方向に見て、中性子遮蔽部材２の厚みは、例えば３０〜１００ｃｍであることが好ましく、５０〜１００ｃｍであることがより好ましく、７０〜１００ｃｍであることがさらに好ましい。
【００１７】
中性子遮蔽部材２の総質量に対する前記セメントの含有量は、例えば、１０〜４０質量％が好ましく、１０〜３０質量％がより好ましく、１０〜２０質量％がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、中性子遮蔽部材２の硬化度合を高めて、その構造的強度を向上させることができる。上記範囲の上限値以下であると、吸水性ポリマー及び水分をより多く含有させて、遮蔽性能を向上させることができる。
【００１８】
前記セメントとして従来のセメントが適用可能である。前記セメントの種類は特に限定されず、例えば、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、白色ポルトランドセメント等のポルトランドセメント；高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の混合セメント；アルミナセメント等の特殊セメント等が挙げられる。
【００１９】
前記セメントは、水を含むセメントペーストが硬化してなるセメントであってもよいし、水及び砂を含むモルタルペーストが硬化してなるモルタルであってもよい。
【００２０】
中性子遮蔽部材２の総質量に対する前記吸水性ポリマーの含有量は、例えば、１〜１０質量％が好ましく、１〜７質量％がより好ましく、１〜４質量％がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、当該吸水性ポリマーに含有される水分量を高めて遮蔽性能をより向上させることができる。上記範囲の上限値以下であると、セメントの含有量を高めて保持部材の安定性をより向上させることができる。
【００２１】
前記吸水性ポリマーは、水を吸収することが可能なポリマーであれば特に限定されず、例えば水を吸収してゲル化する公知のポリマーが適用可能である。この様なポリマーとして、例えば、ポリアクリル酸及び／又はその誘導体からなるポリマーが挙げられる。
【００２２】
ポリアクリル酸の重量平均分子量Ｍｗは特に限定されず、水を充分に保持し、中性子遮蔽材中に均一に分散することが容易である観点から、例えば、１万〜１０００万が好ましく、１万〜１００万がより好ましく、１万〜１０万がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上あると、中性子遮蔽部材２に適度な粘度を付与して、仮に硬化していない状態であったとしても、中性子遮蔽体１の運搬時や製造時に保持部材３の外部へ流出することを抑制することができる。上記範囲の上限値以下であると、中性子遮蔽部材２の粘度が過度に高くなることを防止したり、ポリアクリル酸が中性子遮蔽部材２中でセメント成分と分離したりすることを抑制し、中性子遮蔽部材２中に均一に分散させることができる。
ポリアクリル酸及びその誘導体の重量平均分子量Ｍｗは、ＧＰＣを使用した標準ポリスチレン換算値として測定される。
【００２３】
ポリアクリル酸の誘導体は、ポリアクリル酸を使用する分野で公知の誘導体であり、例えば、ポリアクリル酸のα炭素原子に結合する水素原子（α水素）が炭素数１〜５の有機基で置換された誘導体、ポリアクリル酸の側鎖のカルボン酸エステル等が挙げられる。また、ポリアクリル酸の分子鎖同士が架橋された公知の架橋型ポリアクリル酸も誘導体に含まれる。このような架橋型ポリアクリル酸は、例えば特許第２６７２８６４号公報に記載されている。
【００２４】
中性子遮蔽部材２において、吸水性ポリマーの質量／セメントの質量で表される質量比は、例えば、０．０５〜１．０が好ましく、０．４〜１．０がより好ましく、０．７〜１．０がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であることにより、中性子遮蔽部材２に充分な量の水分を含ませることができる。上記範囲の上限値以下であることにより、中性子遮蔽部材２を充分に硬化させて、中性子遮蔽体１の構造的強度を高めることができる。
【００２５】
（製造方法）
本実施形態の中性子遮蔽体１の製造方法の一例を説明する。
吸水性ポリマー１〜４質量部に水７０〜８０質量部を添加し、吸水性ポリマーに水を吸収させる。次に、水を吸収してゲル状となった吸水性ポリマー７１〜８４質量部に、セメント１６〜２９質量部を混合し、得られた混合物が硬化する前に、所望の大きさのコンクリート製の箱３ａ（容器部３ａ）の中に注入する。１日静置して、中性子遮蔽部材２が硬化した後、コンクリート製の蓋３ｂ（蓋部３ｂ）を載せて、別途用意したセメントで接着することにより、箱３ａ内に中性子遮蔽部材が密封された中性子遮蔽体１が得られる。
【００２６】
本例では、中性子遮蔽部材２を完全に硬化させたが、吸水性ポリマー又は水の配合量を増やすことにより、半硬化状態又はゲル状態の中性子遮蔽部材２としてもよい。
【００２７】
箱３ａ内に注入する中性子遮蔽部材２の量は特に限定されず、例えば、箱３ａの容量の５０体積％以上であってもよいし、７５体積％以上であってもよいし、１００体積％であってもよい。
【００２８】
製造された中性子遮蔽体１は、中性子線源から放射される中性子線を遮蔽したい箇所に設置して用いられる。中性子線は中性子遮蔽体１を透過し難いため、中性子線源と保護対象物との間に中性子遮蔽体１を設置することにより、保護対象物に中性子線が到達することを抑制することができる。
また、中性子遮蔽体１を従来のコンクリートブロックやレンガと同様の建材として使用し、複数の中性子遮蔽体１を並べて塀や建物を建造してもよい。
【００２９】
以上で説明した各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１…中性子遮蔽体、２…中性子遮蔽部材、３…保持部材、３ａ…容器部、３ｂ…蓋部
【図１】
2016206145.tif 000003