(57)【要約】      （修正有）【解決手段】アルカリ金属の収納容器類や配管系の外部を、アルカリ金属と反応する強力な水ガラス系被覆材で被覆し、適切な脱水処理を行う。【効果】原子力発電用容器類や配管系あるいは２次電池等の容器類における、アルカリ金属漏曵を防止できる。【選択図】なし【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、さらに二次電池等の容器類用の被覆材として、無水珪酸ナトリウム分を全体量に対し１３ｍｏｌ％以上含有する水ガラスを主成分とし、残部は他のアルカリ金属、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事を特徴とする被覆材、およびこれを適用するアルカリ金属漏洩防止方法。
【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の被覆材およびこれを適用するアルカリ金属漏洩防止方法。
【請求項３】
被覆材中のアルカリ土類金属珪酸塩、軽金属珪酸塩がＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｒ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ、Ｚｒの酸化物系である請求項１及び２記載の被覆材およびこれを適用するアルカリ金属漏洩防止方法。
【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１〜３の被覆材およびこれを適用するアルカリ金属漏洩防止方法。
【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１〜４の被覆材およびこれを適用するアルカリ金属漏洩防止方法。
【請求項６】
被覆の強化方法として、被覆材中に水ガラスと接着性の良い金属等のワイヤー、線材等を添加し、繊維強化した被覆とするか、容器類を二重殻として請求項１〜５の被覆材を、その間に注入するアルカリ金属漏洩防止方法。
【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系の２次電池等の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％濃度（重量％とみられる）の水ガラスを用いるとしている。しかし全体量に対する含有量は不明である。そのため、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項によれば、無水炭酸ナトリウムを最小量の２５０部、珪酸ナトリウムを最大量の２５０部として、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％程度に過ぎない。また１２５頁８項には珪酸ナトリウムを「多量に使用することは耐ナトリウム性を減ずる原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クスの粘結材としての作用効果しか認めておらず、水ガラスとアルカリ金属との化学反応には、全く注目していないのである。すなわち、この公報の被覆材は、炭酸ナトリウムを主成分としており、水ガラスは単なる被覆材を固めるための補助的添加物としてしか認めていないのである。また水ガラスは、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、アルカリ金属との反応性を利用しておらず、添加量はいずれも数％と少なく、用途も相違する。
【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Ｎａ成分系が適用できる。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の酸化物、例えばＣａ、Ｂａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ、Ｚｒ等の酸化物を含む珪酸塩系材料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効果が期待できるものである。かつその硬化性で、低温脱水を可能とする。【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性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】  ナトリウム冷却系を持つ原子力発電構造の１次、２次冷却系ナトリウムの漏洩を防ぐことが可能となり、実用化に貢献する。また２次電池等のアルカリ金属の漏洩防止にも有効である。